Áp dụng chỉ số chất lượng nước để đánh giá chất lượng môi trường tại các trạm quan trắc môi trường biển phía nam việt nam trong 5 năm gần đây 2011 2015

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 36-45 Áp dụng số chất lượng nước để đánh giá chất lượng môi trường trạm quan trắc môi trường biển phía Nam Việt Nam năm gần (2011-2015) Phạm Hữu Tâm* Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam (VAST), 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 10 tháng 10 năm 2016 Chỉnh s a ngày 28 tháng 10 năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 28 tháng 12 năm 2016 Tóm tắt: Mạng lưới quan trắc nước biển ven bờ Việt Nam hình thành từ năm 1996 ngày mở rộng Các thông số mơi trường nước phân tích, đánh giá từ đưa nhận định trạng diễn biến chất lượng nước biển ven bờ Các cách đánh giá truyền thống chất lượng nước thường tổng hợp giá trị thông số thủy vực hình thức báo cáo theo cách thức phục vụ cho chuyên gia am hiểu lĩnh vực môi trường Trong nhà quản lý, nhà hoạch định sách cộng đồng muốn biết cách tổng thể chất lượng nước vùng đó, thường g p nhiều khó khăn, khơng phải lĩnh vực chun sâu họ Việc tính tốn số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI) cần thiết, cho phép đánh giá báo cáo theo hình thức phù hợp cho tất đối tượng s dụng thơng tin nói mà không cần phải am hiểu nhiều thông số chất lượng nước NSF-WQI số chất lượng nước thường hay s dụng để đánh giá chất lượng môi trường nhiều quốc gia, thành lập Brown cộng vào năm 1970 [1] Chỉ số chất lượng nước áp dụng nghiên cứu để đánh giá thay đổi chất lượng nước biển ven bờ trạm quan trắc miền Nam Việt Nam năm qua (2011-2015) Từ khóa: Chỉ số chất lượng nước, mạng lưới quan trắc môi trường, vùng biển ven bờ, thông số môi trường Mở đầu Hoạt động quan trắc phân tích mơi trường biển ven bờ Việt Nam năm 1996 trạm quan trắc phân tích môi trường biển miền Bắc, miền Trung miền Nam thực với nhiệm vụ hàng năm quan trắc phân tích mơi trường biển ven bờ miền Bắc từ Quảng Ninh (Trà Cổ) đến Nghệ n (C a ), miền Trung từ Quảng Bình (đ o Ngang) đến Bình Định (Quy Nh n), miền Nam từ Khánh H a (Nha Trang) đến Kiên Giang (Hà Tiên) Các thông số, tiêu, tần suất thời gian quan trắc thống hội thảo Tổng cục Mơi trường chủ trì với trạm quan trắc phân tích mơi trường biển ven bờ Quốc gia đề cư ng nhiệm vụ quan trắc hàng năm phê duyệt Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam _  ĐT.: 84-913463972 Email: tamphamhuu@gmail.com 36 P.H Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 36-45 Trạm quan trắc phân tích mơi trường biển miền Nam có nhiệm vụ quan trắc chất lượng môi trường biển trạm ven bờ (Nha Trang, Phan Thiết, Vũng Tàu, Định n, Rạch Giá, Hà Tiên) trạm xa bờ (Đảo Phú Quý) Trong đó, trạm Nha Trang, Vũng Tàu Rạch Giá trạm quan trắc liên tục với chuỗi số liệu đầy đủ kể từ ngày thành lập trạm Các hoạt động kinh tế - xã hội diễn sôi động vùng biển ven bờ thuộc thành phố Nha Trang, Vũng Tàu, Rạch Giá tạo nên áp lực lớn mơi trường, có nguy c cao gây nhiểm thủy vực ven bờ Vì vậy, từ năm đầu thập niên 90, chất lượng môi trường nước biển vùng c quan chức trung ng địa phư ng tập trung theo dõi quan trắc định k Vấn đề đ t cần có cách đánh giá tổng thể, dễ hiểu có đủ độ tin cậy trạng chất lượng nước biển ven bờ phục vụ cho đối tượng quan tâm, từ nhà quản lý, nhà hoạch định sách đến cộng đồng cư dân sống ven biển Chỉ số môi trường cách s dụng số liệu tổng hợp h n so với đánh giá thông 37 số hay s dụng thị Rất nhiều quốc gia giới triển khai áp dụng mơ hình ch ỉ số chất lượng nước với nhiều mục đích khác [2] Từ nhiều giá trị thông số khác nhau, cánh tính tốn phù hợp, ta thu số nhất, giá trị số phản ánh cách tổng quát chất lượng nước Chỉ số chất lượng nước với ưu điểm đ n giản, dễ hiểu, có tính khái qt cao có th ể s dụng cho mục đích đánh giá di ễn biến chất lượng nước theo không gian thời gian, nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho nhà quản lý chuyên gia mơi trường nước Vì vậy, việc áp dụng số chất lượng nước NFS-WQI cho trạm quan trắc môi trường biển phía Nam mà báo nêu lên, phần đáp ứng vấn đề nêu Tài liệu phương pháp 2.1 Vị trí nghiên cứu Bao gồm trạm quan trắc mơi trường biển (hình 1) Hình Các trạm quan trắc phân tích mơi trường biển phía Nam P.H Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 36-45 38 Trạm Nha Trang: Tọa độ 12o12’45”N, 109 13’12”E Vị trí lấy mẫu thuộc vịnh Nha trang với độ sâu xấp xỉ 20m, nằm gần khu dân cư khóm Cầu Đá khóm Tây Hải, Vĩnh Nguyên, Nha Trang, sông Cái sông C a Bé đổ vào đầu vịnh cuối vịnh Trạm Vũng Tàu: Tọa độ 10o23’27”N, o 107 01’05”E Vị trí lấy mẫu nằm vịnh Gành Rái, trước c a sông, rạch thuộc hệ thống sông Sài G n - Đồng Nai, độ sâu gần 10m Khu vực chịu sức ép môi trường ngày tăng hoạt động kinh tế không dọc sông Thị Vải, Đồng Nai, Sài G n, cảng thư ng mại, khu chế xuất, khu công nghiệp mà c n hoạt động kinh tế khác nội địa thuộc tỉnh Bình Dư ng, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu có xả thải sơng Trạm Rạch Giá: Tọa độ 09o58’24’’N, o 105 04’07”E Vị trí lấy mẫu nằm phía TâyNam vịnh Rạch Giá có độ sâu 2,5-3m Đây vịnh nông phẳng, trao đổi nước với biển ngồi khó khăn nên nước từ sông C a ớn chi phối nguồn nước vịnh, sông lớn chảy từ đồng sơng C u ong phía tây, chảy qua nhiều thị trấn, khu dân cư, đồng ruộng trước đổ vào vịnh, nước vịnh có độ m n thấp o 2.2 Tài liệu Dữ liệu dùng để tính tốn số chất lượng nước NSF-WQI năm gần chọn lọc, thu thập chuẩn hóa từ trạm quan trắc phân tích môi trường biển miền Nam [3] Các phư ng pháp phân tích thơng số mơi trường dựa theo [4] Chất lượng nước biển ven bờ khu vực nghiên cứu đánh giá dựa Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia (QCVN 10:2015/BTNMT) thông số pH, ôxy h a tan (DO), mật độ coliform (Fecal Coliform), PO4-P tổng chất rắn l l ng (TSS); tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5943-1995) thông số nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD5); tiêu chuẩn SE N thông số NO3-N tiêu chuẩn ustralia thông số độ đục - áp dụng cho vùng nuôi trồng thủy sản, bảo tồn thủy sinh [5-8] 2.3 Chỉ số chất lượng nước (WQI) Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI) số tổ hợp tính tốn từ thơng số chất lượng nước xác định thông qua công thức tốn học, nhằm đ n giản hóa thành số, qua có nhìn tổng thể chất lượng nước biểu diễn thông qua thang điểm (rất tốt, tốt, trung bình, xấu, xấu), giúp dễ dàng thành lập đồ chất lượng nước ho c dùng để mô tả định lượng chất lượng nước [1] Từ cuối kỷ XIX, việc s dụng sinh vật nước làm thị cho mức độ Đức coi nghiên c ứu WQI, sau số Horton (1965) số WQI xây dựng thang số Hiện có nhiều quốc gia xây d ựng áp dụng số WQI nhằm quản lý tốt h n thủy vực Thông qua mô hình tính tốn, từ thơng số khác ta thu đư ợc số Sau chất lượng nước so sánh với thơng qua số Đây phư ng pháp đ n giản, trực quan h n so với việc phân tích loạt thơng số mơi trường Các ứng dụng chủ yếu WQI bao gồm: - Phục vụ q trình quy ết định: WQI s dụng làm c sở cho việc định phân bổ tài xác định vấn đề ưu tiên - Phân vùng chất lượng nước - Thực thi tiêu chuẩn, quy chuẩn: WQI đánh giá mức độ đáp ứng/không đáp ứng chất lượng nước tiêu chuẩn hành - Phân tích diễn biến chất lượng nước theo khơng gian th ời gian - Công bố thông tin cho cộng đồng - Trong nghiên cứu khoa học: nghiên cứu chuyên sâu chất lượng nước thường không s dụng WQI Tuy nhiên, WQI s dụng cho nghiên cứu vĩ mô khác P.H Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 36-45 đánh giá tác động q trình thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu kiểm sốt phát thải,… 39 chất lượng mơi trường nước biển vịnh Kuwait [2] Công thức đầy đủ số NSFWQI: 2.4 Chỉ số chất lượng nước NSF-WQI Bài báo áp dụng số chất lượng nước NFS–WQI theo mơ hình c Quỹ Vệ sinh Hoa K (National Sanitation Foundation - NSF) Trên c sở chọn trọng số thông số: ôxy h a tan (DO), mật độ coliform (Fecal Coliform), pH, nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD5), biến thiên nhiệt độ (∆t), tổng phosphor (TP), nitrate, độ đục tổng chất rắn l l ng (TSS) Brown xây dựng vào năm 1970 Ott (1978), Salim et al (2009) hoàn thiện [1] Chỉ số chất lượng nước NSFWQI s dụng thành cơng việc đánh giá Trong đó: Wi trọng số thông số i; Qi hệ số phụ thông số i, thông số chất lượng nước chuyển thành hệ số phụ Qi thông qua biểu đồ Ott (1978) (hình 2) Bài báo s dụng số liệu trạm quan trắc cách xa nhau, thời điểm đo khác Nên thông số biến thiên nhiệt độ (∆t) s dụng Vì cơng thức tính NSF-WQI có thay đổi với bảng trọng số trình bày bảng Bảng Bảng thay đổi trọng số NSF-WQI Thông số Trọng số Trọng số chỉnh s a DO 0,17 0,19 Coliform 0,16 0,18 pH 0,11 0,12 BOD5 0,11 0,12 Nếu DO% lớn h n 140%, Qi = 50 Nếu pH12.0, Qi = ∆t 0,1 - TP 0,1 0,11 Nitrate 0,1 0,11 Độ đục 0,08 0,09 Nếu TSS lớn h n 500 ppm, Q i =20 Nếu độ đục >100 NTU, Qi = TSS 0,07 0,08 40 P.H Tâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 36-45 Nếu Nitrate >100ppm, Qi = Nếu Phosphate >10 ppm, Q i = Hình Biểu đồ Ott biểu diễn mối quan hệ nồng độ thông số hệ số phụ Q i Sau tính tốn số NFS-WQI, ta so sánh giá trị với ngưỡng giá trị bảng bên mô tả chất lượng nước vùng nghiên cứu Bảng Mô tả chất lượng môi trường nước theo ngưỡng giá trị Mức đánh giá chất lượng nước Rất tốt Tốt Trung bình Xấu Rất xấu Ngưỡng giá trị NSF-WQI 90 – 100 70 – 90 50 – 70 25 – 50 – 25 Kết nghiên cứu thảo luận Số liệu phân tích chất lượng môi trường nước biển ven bờ năm gần (20112015) chọn lọc, thu thập tính tốn bao gồm thơng số: ơxy h a tan (DO), mật độ Thang màu Xanh đậm Xanh nước biển Vàng Da cam Đỏ coliform (Fecal Coliform), pH, độ đục, nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD5), muối dinh dưỡng (PO4-P, NO3-N) tổng chất rắn l l ng (TSS) [3] Bảng Hàm lượng thông số môi trường vào mùa khô trạm Nha Trang DO (mg/l) 2011 8,13 6,43 2012 8,37 6,45 2013 8,01 6,75 2014 8,14 6,66 2015 8,36 6,40 QCVN 10:2015/BTNMT GTGH 6,5-8,5 ≥5 Năm pH GTGH: giá trị giới hạn *: tiêu chuẩn Australia **: TCVN 5943-1995 **: tiêu chuẩn ASEAN Độ đục (NTU) 5,20 6,88 7,93 5,50 1,15 TSS (mg/l) 17,48 4,93 7,25 4,60 1,28 BOD5 (mg/l) 0,77 1,22 0,49 0,84 0,46 PO4-P (g/l) 11,40 12,05 13,83 8,03 8,25 NO3-N (g/l) 30 28 28,5 35 33 Coliform MPN/100ml 275 247 56 0,5-20* 50