Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông công đoạn từ hạ lưu hồ núi cốc đến điểm hợp lưu sông cầu và đề xuất giải pháp bảo vệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Thanh Thúy NGHIÊN CƢƢ́U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ LUÂṆ VĂN THACC̣ SĨKHOA HOCC̣ Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Thanh Thúy NGHIÊN CƢƢ́U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ Chuyên ngành : Khoa học môi trường Mã số: 60 85 02 LUÂṆ VĂN THACC̣ SĨKHOA HOCC̣ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội - 2012 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHỤ LỤC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .9 1.1 Hiện trạng môi trường nước mặt Việt Nam 1.2 Tổng quan lưu vực sông Công 10 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 10 1.2.2 Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 11 1.2.3 Hiện trạng sử dụng đất 15 1.3 Tổng quan số chất lượng nước (WQI) 17 1.3.1 Tổng quan số môi trường 17 1.3.2 Lịch sử phát triển phương pháp số CLN 18 1.4 Thải lượng chất ô nhiễm 22 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.2 Nội dung nghiên cứu 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 24 2.3.2 Phương điều tra, vấn thực địa 24 2.3.3 Phương pháp thu mẫu phân tích mẫu phịng thí nghiệm 24 2.3.3.1 Thời gian, tần suất vị trí lấy mẫu 25 2.3.3.2 Phương pháp lấy mẫu 26 2.3.3.3 Phương pháp phân tích 27 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 27 2.3.5 Tính tốn WQI 28 2.3.5.1 Tính tốn WQI thơng số 28 2.3.5.2 Tính giá trị WQI thông số DO (WQIDO) 28 2.3.5.3 Tính giá trị WQI thơng số pH 29 2.3.6 Đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải sơng Cơng 31 2.3.7 Ước tính thải lượng nhiễm 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Đánh giá trạng chất lượng nước sông Công phụ lưu sông Công 35 3.1.1 Đánh giá trạng chất lượng nước sông Công giai đoạn 2005-2011 35 3.1.2 Hiện trạng chất lượng nước phụ lưu sông Công .40 3.2 Tính tốn WQI cho sơng Cơng đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 44 3.3 Đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải sơng Cơng .48 3.4 Tính tốn thải lượng nhiễm thải lưu vực sông Công 53 3.4.1 Tính tốn thải lượng nhiễm nguồn thải lưu vực sông Công từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 53 3.4.1.1 Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn nuôi năm 2010 53 Nguồn: Tính tốn luận văn 53 3.4.1.2 Thải lượng từ sinh hoạt người năm 2010 53 3.4.1.3 Thải lượng nước mưa chảy tràn khu vực thị năm 2010 54 3.4.1.4 Tính tốn thải lượng hoạt động nông nghiệp năm 2010 55 3.4.1.5 Thải lượng phát thải từ vùng rừng 55 3.4.1.6 Thải lượng ô nhiễm ngành y tế 55 3.4.1.7 Thải lượng từ hoạt động sản xuất cơng nghiệp 56 3.4.2 Tính tổng thải lượng ô nhiễm đổ vào lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 57 3.5 Đề xuất giải pháp bảo vệ chất lượng nước sông Công 58 3.5.1 Giải pháp quy hoạch 58 3.5.2 Giải pháp quản lý 60 3.5.3 Giáo dục cộng đồng 61 3.5.4 Giải pháp kỹ thuật 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC BC BVMT BVTV CLN CCME CSL EFA HĐND LVS MCP PTN QCVN SMEWW TCMT TCVN Tp.HCM UBND UWQI VESDEC WQI WQIA QCVN 6TS DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình tháp liệu thể mối quan hệ mức độ sử dụng liệu từ chi tiết đến tổng hợp 17 Hình 1.2 Sơ đồ giai đoạn xây dựng số chất lượng nước 19 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 26 Hình 3.1 Diễn biến TSS trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005 - 2011 36 Hình 3.2 Diễn biến BOD5 trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 37 Hình 3.3 Diễn biến COD trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 37 Hình 3.4 Diễn biến NH4+ trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005- 2011 38 Hình 3.5 Diễn biến NO2- trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 39 Hình 3.6 Diễn biến Coliform trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 40 Hình 3.7 Biểu đồ giá trị BOD5 phụ lưu sơng Cơng năm 2011 .40 Hình 3.8 Biểu đồ giá trị COD phụ lưu sông Cơng năm 2011 41 Hình 3.9 Biểu đồ TSS phụ lưu sông Công năm 2011 41 Hình 3.10 Biểu đồ coliform phụ lưu sông Công năm 2011 42 Hình 3.11 Biểu đồ BOD5, COD, TSS trung bình suối La Cấm giai đoạn 2005-2011 44 Hình 3.12 Biểu đồ WQI sông Công khu vực nghiên cứu 45 Hình 3.13 Biểu đồ WQI phụ lưu sông Công vào mùa khô mùa mưa 46 Hình 3.14 Tỉ lệ thơng số so với QCVN08:2008/BTNMT 47 Hình 3.15 Tỉ lệ WQI thuộc mức phân loại chất lượng nước 47 Hình 3.16 Chỉ số WQI trung bình năm sơng Cơng khu vực nghiên cứu 48 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2 Độ ẩm trung bình tháng năm Thái Nguyên (2010) 10 Bảng 1.3 Tổng lượng mưa tháng năm (mm) 11 Bảng 1.4 Tình hình phát triển dân số khu vực nghiên cứu 12 Bảng 1.5 Tình hình chăn ni xã năm 2010 13 Bảng 1.6 Hiện trạng lâm nghiệp năm 2010 14 Bảng 1.7 Hiện trạng sử dụng đất xã, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010 16 Bảng 1.8 Các cơng thức tập hợp tính WQI 20 Bảng 1.9 Tính toán WQI cuối [39, 40] 21 Bảng 2.1 Thông số phương pháp phân tích 27 Bảng 2.2 Bảng quy định giá trị qi, BPi 28 Bảng 2.3 Bảng quy định giá trị BPi qi DO% bão hòa 29 Bảng 2.4 Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH .29 Bảng 2.5 Phân loại chất lượng nước mơ hình WQI – TCMT 30 Bảng 2.6 Hệ số lưu lượng dòng chảy 32 Bảng 2.7 Chỉ số đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải .32 Bảng 2.8 Đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải DO 33 Bảng 2.9 Hệ số chảy tràn số nguồn nhiễm điển hình 34 Bảng 3.1 Kết WQI sông Công khu vực nghiên cứu mùa khô mùa mưa 44 Bảng 3.2 Kết WQI phụ lưu sông Công mùa khô mùa mưa 45 Bảng 3.3 Tính tốn WQI sơng Cơng khu vực nghiên cứu trung bình qua năm 48 Bảng 3.4 DO, BOD5, NH4+-N dọc sông Công mùa mưa tháng 10/2011 .51 Bảng 3.5 Bảng tính tốn sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải sông Công 52 Bảng 3.6 Tổng hợp sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải nước sông Công địa bàn tỉnh Thái Nguyên 52 Bảng 3.7 Hệ số phát thải ô nhiễm động vật nuôi khu vực nghiên cứu 53 Bảng 3.8 Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn nuôi khu vực nghiên cứu 53 Bảng 3.9 Thải lượng từ hoạt động sinh hoạt đổ sông Công năm 2010 .54 Bảng 3.10 Thải lượng từ đô thị khu vực nghiên cứu năm 2010 54 Bảng 3.11 Thải lượng từ hoạt động nông nghiệp năm 2010 55 Bảng 3.12 Thải lượng từ vùng rừng năm 2010 55 Bảng 3.13 Ước tính số lượng giường bệnh khu vực nghiên cứu 56 Bảng 3.14 Tổng thải lượng từ hoạt động y tế năm 2010 56 Bảng 3.15 Lưu lượng nước thải số cở sở công nghiệp địa bàn nghiên cứu 56 Bảng 3.16 Hệ số chảy tràn số nguồn nhiễm điển hình 58 Bảng 3.17 Giá trị tổng thải lượng ô nhiễm năm 2010 58 MỞ ĐẦU Nước yếu tố sinh thái thiếu sống nguồn tự nhiên có khả tái tạo vơ q giá người Nước dùng hoạt động nơng nghiệp, cơng nghiệp, dân dụng, giải trí tạo cảnh quan môi trường Hầu hết hoạt động cần nước Theo J.A Jonnes, 97,41% thể tích nước Trái Đất nằm biển đại dương, 1,98% băng tuyết hai cực, núi cao, lại 0,61% nằm rải rác khơng khí thuỷ vực mặt, ngầm lục địa [11] Hệ thống sông suối Việt Nam phát triển, phân bố không Mật độ trung bình 0,6 km/km, lớn - km/km châu thổ sông Hồng - Thái Bình Cửu Long, nhu cầu tiêu nước lớn địa hình phẳng, biên độ triều lớn khả can thiệp người cao [5] Mật độ sông suối lớn tạo thuận lợi cho đối tượng trực tiếp dùng nước, tạo điều kiện phát triển giao thông thủy Cùng với phát triển đất nước theo hướng CNH – HĐH, trình thị hố diễn mạnh mẽ, mơi trường nói chung mơi trường nước nói riêng bị tác động lớn Chất lượng nước sông bị ô nhiễm nghiêm trọng, đồng thời khả tiếp nhận chất thải chúng bị dần sơng Nhuệ, Tơ Lịch, sơng Đồng Nai, sơng Sài Gịn,…vùng thượng lưu hạ lưu sông đã chịu tác động mạnh mẽ từ hoạt động sinh hoạt, y tế, hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp công nghiệp… từ tỉnh lưu vực sông [2] Sông Công chi lưu sông Cầu Sông Công bắt nguồn từ vùng Ba Lá, huyện Định Hóa, chảy theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam Mơi trường nước sơng Cơng có biểu bị nhiễm nguồn thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, dịch vụ chủ yếu qua khu vực thị xã sơng Cơng Với vai trị việc phát triển kinh tế-xã hội tỉnh Thái Nguyên, việc bảo vệ tổng thể môi trường nước sông Công cần thiết Trước yêu cầu việc bảo vệ môi trường nước sông Công, thực đề tài “Nghiên cứu trạng chất lượng nước sông Công đoạn từ hạ lưu Hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu đề xuất giải pháp bảo vệ”, với mục tiêu sau: Đánh giá trạng diễn biến chất lượng nước Sông Công Đánh giá khả chịu tải dịng sơng Đánh giá sức ép phát triển kinh tế - xã hội, hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông, lâm ngư nghiệp lên môi trường nước Sơng Cơng; sở đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước vùng Sông Công 3+) 15 Crom III (Cr 6+) 16 Crom (Cr 17 Đồng (Cu) 18 Kẽm (Zn) 19 Niken (Ni) 20 Sắt (Fe) 21 Thủy ngân (Hg) 22 Chất hoạt động bề mặt 23 Tổng dầu, mỡ (oils & grease) 24 Phenol (tổng số) 25 Coliform Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá kiểm soát chất lượng nước, phục vụ cho mục đích sử dụng nước khác nhau: A1- Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt mục đích khác loại A2, B1 B2 A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp, bảo tồn động vật thủy sinh, mục đích sử dụng loại B1 B2 92 BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Về việc ban hành sổ tay hƣớng dẫn tính tốn số chất lƣợng nƣớc TỔNG CỤC TRƯỞNG TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG Căn Luật Bảo vệ môi trường ngày 29 tháng 11 năm 2005; Căn Quyết định số 132/2008/QĐ-TTg ngày 30 tháng năm 2008 Thủ tướng Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn cấu tổ chức Tổng cục Môi trường; Theo đề nghị Giám đốc Trung tâm Quan trắc môi trường Vụ trưởng Vụ Chính sách Pháp chế, QUYẾT ĐỊNH: Điều Ban hành kèm theo Quyết định sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính tốn số chất lượng nước Điều Quyết định có hiệu lực kể từ ngày ban hành Điều Giám đốc Trung tâm Quan trắc môi trường, Thủ trưởng đơn vị trực thuộc Tổng cục Môi trường, Trạm quan trắc Môi trường tổ chức, cá nhân có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này./ Nơi nhận: - TỔNG CỤC TRƢỞNG Như Điều 3; - Các Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường; - Sở TN&MT tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương; - Lưu: VT, CSPC, QTMT Bùi Cách Tuyến 93 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TỔNG CỤC MÔI TRƢỜNG Độc lập- Tự do- Hạnh phúc SỔ TAY HƢỚNG DẪN TÍNH TỐN CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (Ban hành kèm theo Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng năm 2011 Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường) Phần I QUY ĐỊNH CHUNG Phạm vi điều chỉnh Văn hướng dẫn việc tính tốn số chất lượng nước từ số liệu quan trắc môi trường nước mặt lục địa Đối tƣợng áp dụng Hướng dẫn 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 việc công bố thông tin chất lượng môi trường cho cộng đồng Giải thích từ ngữ Trong sổ tay hướng dẫn, từ ngữ hiểu sau: Chỉ số chất lượng nước (viết tắt WQI) số tính tốn từ thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng chất lượng nước khả sử dụng nguồn nước đó; biểu diễn qua thang điểm WQI thông số (viết tắt WQISI) số chất lượng nước tính tốn cho thông số Các nguyên tắc xây dựng số WQI Các nguyên tắc xây dựng WQI bao gồm: - Bảo đảm tính phù hợp; - Bảo đảm tính xác; - Bảo đảm tính quán - Bảo đảm tính liên tục; 94 - Bảo đảm tính sẵn có; - Bảo đảm tính so sánh Mục đích việc sử dụng WQI - Đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa cách tổng quát; Có thể sử dụng nguồn liệu để xây dựng đồ phân vùng chất lượng nước; - Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; - Nâng cao nhận thức mơi trường Phần II TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC Các yêu cầu việc tính tốn WQI - WQI tính toán riêng cho số liệu điểm quan trắc; WQI thơng số tính tốn cho thơng số quan trắc Mỗi thông số xác định giá trị WQI cụ thể, từ tính tốn WQI để đánh giá chất lượng nước điểm quan trắc; - Thang đo giá trị WQI chia thành khoảng định Mỗi khoảng ứng với mức đánh giá chất lượng nước định Quy trình tính toán sử dụng WQI đánh giá chất lƣợng mơi trƣờng nƣớc mặt lục địa Quy trình tính tốn sử dụng WQI đánh giá chất lượng môi trường nước bao gồm bước sau: Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường nước mặt lục địa (số liệu đã qua xử lý); Bước 2: Tính tốn giá trị WQI thơng số theo cơng thức; Bước 3: Tính tốn WQI; Bước 4: So sánh WQI với bảng mức đánh giá chất lượng nước Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc Số liệu quan trắc thu thập phải đảm bảo yêu cầu sau: 95 - 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 thơng số khoảng thời gian xác định quan trắc liên tục; - Các thơng số sử dụng để tính WQI thường bao gồm thông số: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH; bỏ Số liệu quan trắc đưa vào tính tốn đã qua xử lý, đảm bảo đã loại giá trị sai lệch, đạt yêu cầu quy trình quy phạm đảm bảo kiểm soát chất lượng số liệu Tính tốn WQI a Tính tốn WQI thơng số * WQI thơng số (WQISI) tính tốn cho thông số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức sau: WQISI  Trong đó: BPi: Hàm lượng giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng tương ứng với mức i BPi+1: Hàm lượng giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng tương ứng với mức i+1 qi: Giá trị WQI mức i đã 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 tốn Bảng Bảng quy định giá trị qi, BPi Giá trị BPi quy định thông số i qi 100 96 75 50 25 Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp thông số trùng với giá trị BPi cho bảng, xác định WQI thơng số giá trị qi tương ứng * Tính giá trị WQI thơng số DO (WQIDO): tính tốn thơng qua giá trị DO % bão hịa Bước 1: Tính tốn giá trị DO % bão hịa: - Tính giá trị DO bão hịa: 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: WQISI Trong đó: Cp: giá trị DO % bão hòa BPi, BPi+1, qi, qi+1 giá trị tương ứng vớ Bảng Bảng quy định giá trị BPi qi i BPi qi Nếu giá trị DO% bão hịa ≤ 20 WQIDO 1 ≤20 97 Nếu 20< giá trị DO% bão hịa< 88 WQIDO tính theo cơng thức sử dụng Bảng Nếu 88≤ giá trị DO% bão hịa≤ 112 WQIDO 100 Nếu 112< giá trị DO% bão hịa< 200 WQIDO tính theo cơng thức sử dụng Bảng Nếu giá trị DO% bão hịa ≥200 WQIDO * Tính giá trị WQI thơng số pH Bảng Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH I BPi qi Nếu giá trị pH≤5.5 WQIpH Nếu 5,5< giá trị pH