Nghiên cứu phân tích, xác định một số chỉ tiêu nước sông kiến giang – lệ thủy – quảng bình

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành nghiên cứu này, trước hết chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn hỗ trợ trường Đại học Quảng Bình, lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Minh Lợi bảo hướng dẫn tận tình suốt trình thực đề tài Nhân dịp chúng em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới thầy, giáo mơn Hóa học, thầy Khoa Khoa học Tự nhiên dạy dỗ, giúp đỡ chúng em có phương pháp nghiên cứu khoa học, truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Quảng Bình Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới Chi cục tiêu chuẩn – đo lường – chất lượng Quảng Bình trung tâm kỹ thuật đo lường thử nghiệm tạo điều kiện giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khoa học Do thời gian có hạn, trình độ nhóm nghiên cứu cịn hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót q trình làm, mong nhận đóng góp q báu thầy, toàn thể bạn để đề tài nghiên cứu hồn thiện có ý nghĩa thực tế Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan tài nguyên nước 1.1.1 Tổng quan tài nguyên nước giới 1.1.2 Tổng quan tài nguyên nước Việt Nam 1.2 Tổng quan tình hình nhiễm nước sơng giới Việt Nam 1.2.1 Tình hình ô nhiễm nước sông giới 1.2.2 Tình hình nhiễm nước sông Việt Nam 1.3 Khái quát số đặc điểm tự nhiên kinh tế - xã hội lưu vực sông Kiến Giang - Lệ Thủy - Quảng Bình 1.3.1 Điều kiện tự nhiên 1.3.1.1 Vị trí địa lý diện tích 1.3.1.2 Đặc điểm địa hình 1.3.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 1.3.2.1 Dân số 1.3.2.2 Đơ thị hóa 1.3.2.3 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội theo tiểu vùng 1.3.2.4 Giáo dục đào tạo 1.3.2.5 Y tế 1.3.3 Tìm hiểu số nguồn gây nhiễm nước sông Kiến Giang 1.3.3.1 Nước thải sinh hoạt 1.3.3.2 Chất thải rắn 10 CHƯƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 11 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 11 2.2 Phương pháp nghiên cứu 11 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu [1] 11 2.2.2 Phương pháp tìm hiểu khảo sát thực tế [1] 12 2.2.3 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu [11] 12 2.3.4 Phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt thông qua tiêu: pH, COD, BOD5 , 14 2.3.5 Phương pháp phân tích xử lý số liệu [1] 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Thực trạng chất lượng nước sông Kiến Giang 24 3.1.1 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt theo QCVN 08MT:2015/BTNMT (loại B1) 24 QCVN 08-MT:2015/BTNMT 24 3.1.2 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước ăn uống theo QCVN 01MT:2009/BYT 24 3.1.3 Kết chất lượng nước mặt 24 3.1.3.1 Đánh giá chất lượng nước đợt 26 3.1.3.2 Đánh giá chất lượng nước đợt 29 3.2 Đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường nước mặt sông Kiến Giang 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 KẾT LUẬN 33 KIẾN NGHỊ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu ký hiệu mẫu 12 Bảng 2.2 Các tiêu phân tích 13 Bảng 3.1 QCVN 08-MT:2015/BTNMT (loại B1) 24 Bảng 3.2 QCVN 01-MT:2009/BYT 24 Bảng 3.3 Vị trí quan trắc A1 25 Bảng 3.4 Vị trí quan trắc A2 25 Bảng 3.5 Vị trí quan trắc B 26 DANH MỤC HÌNH Hình Bản đồ sơng ngịi tỉnh Quảng Bình Hình Nước thải sinh hoạt người dân trực tiếp đổ sơng Kiến Giang Hình Hình ảnh nguồn gây nhiễm trực tiếp chảy sơng Kiến Giang .9 Hình Một số hình ảnh rác thải từ bên bờ sơng Kiến Giang 10 Hình Tọa độ điểm lấy mẫu 12 Bảng 2.2 Các tiêu phân tích 13 Hình Vi khuẩn Coliform 22 Hình Vi khuẩn E.coli 22 Hình Nồng độ pH 26 Hình Hàm lượng BOD5 26 Hình 10 Hàm lượng Phospho tổng 27 Hình 11 Hàm lượng Nitơ tổng 27 Hình 12 Hàm lượng tổng chất rắn 27 hòa tan (TDS) 27 Hình 14 Hàm lượng độ đục 28 Hình 15 Hàm lượng Coliform tổng số 28 Hình 16 Hàm lượng E.coli 28 Hình 19 Hàm lượng TSS 30 Hình 20 Hàm lượng độ đục 30 Hình 21 Hàm lượng Coliform tổng số 30 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong năm gần tình hình nước mặt dịng sơng Quảng Bình có thay đổi lớn theo chiều hướng suy giảm chất lượng sông Nhật Lệ, sông Gianh, sông Son, sông Kiến Giang, ô nhiễm nghiêm trọng hoạt động dân sinh suy giảm chức cung cấp nước cho hoạt động sản xuất Sông Kiến Giang sông cung cấp nước quan trọng cho hoạt động sản xuất nông nghiệp nhiều địa phương Sông Kiến Giang hợp lưu rào có tên Rào Nậy, Rào Con, Rào Sen Rào Mỹ Sơn, cấp nước tưới tiêu cho ruộng lúa Bên cạnh sơng Kiến Giang cịn có nhiệm vụ tiêu nước cho thị trấn Kiến Giang chuyển nước cho sông Nhật Lệ thành phố Đồng Hới Do đó, việc nghiên cứu, đánh giá chất lượng nước sơng cần thiết cho cơng tác quản lí mơi trường nước sông Kiến Giang [1] Trong năm gần đây, phát triển kinh tế - xã hội khu vực sông Kiến Giang diễn mạnh mẽ, đem lại nhiều lợi ích kinh tế góp phần nâng cao đời sống cho người dân, giải công ăn việc làm cho số lượng lớn người lao động Tuy nhiên, ngồi lợi ích mang lại tình trạng nhiễm mơi trường nói chung mơi trường nước nói riêng lưu vực ngày nghiêm trọng, dòng chảy bị hạn chế gây ảnh hưởng đến sức khỏe cho cộng đồng dân cư sống quanh vùng Nguyên nhân tình trạng do: cơng tác quản lý Nhà nước thời gian qua ý thức số doanh nghiệp, cơng dân cịn hạn chế; nước thải sinh hoạt, nước thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, làng nghề chưa qua xử lý thải trực tiếp lịng sơng; tình trạng đổ rác thải cịn phổ biến; sơng Kiến Giang có tầm quan trọng lớn sống nhân dân lưu vực, từ lâu khai thác sử dụng [2] Sơng Kiến Giang có vai trò nguồn cung cấp nước tưới tiêu cho hoạt động nông nghiệp đồng thời nguồn bù đắp phù sa cho vụ lúa lớn Ngồi ra, sơng cịn nơi nước cho thị trấn Kiến Giang Nhận thấy vai trị quan trọng sơng Kiến Giang phát triển kinh tế bền vững thị trấn Kiến Giang có sở đề xuất biện pháp xử lý, giải pháp kỹ thuật cải thiện chất lượng nước sông Kiến Giang, chọn đề tài “Nghiên cứu phân tích, xác định số tiêu nước sông Kiến Giang – Lệ Thủy – Quảng Bình” Đề tài chọn với mục đích nghiên cứu, đánh giá mức độ nhiễm nước sơng Kiến Giang, qua đề xuất mơ hình quản lí nguồn thải đổ vào sơng Kiến Giang, đề xuất số giải pháp để tăng cường hiệu cơng tác quản lí mơi trường nước sơng Kiến Giang nhằm quản lí mơi trường nước lưu vực sơng Kiến Giang thị trấn Kiến Giang phát triển bền vững Mục đích nghiên cứu Đánh giá mức độ nhiễm chất lượng nước, tìm hiểu ngun nhân ảnh hưởng gây nhiễm nước sơng Từ đề xuất biện pháp cải thiện ô nhiễm bảo vệ nguồn nước phù hợp cho sông Kiến Giang đoạn chảy qua thị trấn Kiến Giang Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Nước mặt sông Kiến Giang đoạn chảy qua thị trấn Kiến Giang thể qua hình 2.1 đồ sơng ngịi tỉnh Quảng Bình Hình Bản đồ sơng ngịi tỉnh Quảng Bình * Phạm vi nghiên cứu: Sơng Kiến Giang có chiều dài 69 km hợp lưu nhiều nguồn sông suối phát nguyên từ vùng núi phía Tây Nam huyện Lệ Thuỷ đổ Luật Sơn (xã Trường Thuỷ, Lệ Thuỷ) chảy theo hướng Nam - Bắc Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung lưu vực sông Kiến Giang đoạn chảy qua thị trấn Kiến Giang Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu có liên quan đến khu vực sông Kiến Giang đoạn chảy qua thị trấn Kiến Giang, thông số cần phân tích pH, BOD5, COD, Nitơ tổng, Phospho tổng, tiêu vi sinh; phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu - Thực nghiệm: + Tìm hiểu khảo sát thực địa + Lấy mẫu nước phân tích thơng số + Phân tích số liệu, thống kê nhận xét, kết luận đưa biện pháp giảm ô nhiễm nước mặt sông Kiến Giang Cấu trúc đề tài MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu Cấu trúc đề tài NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Những nghiên cứu thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan tài nguyên nước 1.1.1 Tổng quan tài nguyên nước giới Tài nguyên nước bao gồm nước mặt, nước mưa, nước đất, nước biển Nguồn nước mặt thường gọi tài nguyên nước mặt, tồn thủy vực mặt đất như: Sơng ngịi, hồ tự nhiên, hồ chứa (hồ nhân tạo), đầm lầy, đồng ruộng băng tuyết Tài nguyên nước sông thành phần chủ yếu quan trọng nhất, sử dụng rộng rãi đời sống sản xuất Tài nguyên nước tài nguyên có khả tái tạo, nằm chu trình tuần hồn nước, dạng như: mây, mưa, ao hồ, sông suối, đầm, biển, đại dương, thể sinh vật, vật chất, đất đai… [4] Nước có vai trị đặc biệt quan trọng sống trái đất Nước góp phần hình thành nước thổ nhưỡng, thảm thực vật, điều hịa khí hậu Nước môi trường cho phản ứng hóa sinh tạo chất mới, giúp chuyển dịch nhiều loại vật chất Nước có vai trị định hoạt động kinh tế đời sống văn hóa - xã hội loài người [5] Theo tổ chức y tế giới (WHO) Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc, có 1,1 tỷ người giới khơng có nước sử dụng Mỗi năm có triệu người chết bệnh liên quan đến nước Lượng nước trung bình cho người dân năm giảm đến gần 1/3 Liên hợp quốc dự báo với tình hình sử dụng nước 20 năm tới, giới có 1,8 tỷ người sống vùng thiếu nước tỷ người khác sống vùng khó đáp ứng nhu cầu nước [6] 1.1.2 Tổng quan tài nguyên nước Việt Nam Việt Nam có hệ thống sông, hồ, canh rạch phong phú, lượng mưa trung bình hàng năm lớn tới 2000 mm Lượng nước mặt sản sinh mặt lãnh thổ 32,5 tỷ m3/năm, kể lượng nước chảy từ quốc gia lân cận vào đạt 889 tỷ m3/năm, trữ lượng tiềm nước đất 48 tỷ m3/năm Tuy nhiên, nhu cầu nước Việt Nam tăng mạnh từ 79,61 tỷ m3/năm vào năm 2000, lên đến vài trăm tỷ m3/năm vào thập niên đầu kỷ XXI nguy thiếu nước biểu nhiều vùng, kể châu thổ sông Hồng Lượng mưa phân bố không theo mùa theo khu vực, lượng nước mặt dự trữ có tới 2/3 bắt nguồn từ khu vực biên giới lãnh thổ lượng nước đất có dấu hiệu cạn kiệt Lượng nước mặt bình quân đầu người nước ta đạt khoảng 3.840 m3/người/năm Nếu tính tổng lượng tài ngun nước sơng ngịi Việt Nam (kể nước từ bên ngồi chảy vào) bình qn đạt 10.240 m3/người/năm Với tốc độ phát triển dân số đến năm 2025 lượng nước mặt tính đầu quân đầu người nước ta đạt khoảng 2.830 m3/người/năm Tính lượng nước từ bên ngồi chảy vào bình quân đạt 7.660 m3/người/năm Theo tiêu đánh giá hội tài nguyên quốc tế (IWRA), quốc gia có lượng nước bình qn đầu người 4.000 m3/người/năm quốc gia thiếu nước Như vậy, tính riêng lượng tài nguyên nước mặt sản sinh lãnh thổ thời điểm nước ta thuộc số quốc gia thiếu nước Tác động biến đổi khí hậu tồn cầu: biến đổi khí hậu tồn cầu đã, tác động mạnh mẽ đến tài nguyên nước [6] 1.2 Tổng quan tình hình nhiễm nước sơng giới Việt Nam 1.2.1 Tình hình nhiễm nước sơng giới Trên giới nhiều quốc gia phải đối mặt với tượng ô nhiễm nguồn nước sông Tại Trung Quốc khoảng 62,6 tỷ nước thải đổ dịng sơng năm, sơng Yangzte (Dương Tử) nhận 22 tỷ tấn, sơng Hồng Hà nhận 3,9 tỷ tấn, 62% nước thải cơng nghiệp, 36% chưa qua xử lý Hiện nay, sông Yangzte phải đối mặt với hàng loạt thách thức mơi trường: bão lũ, xói lở đất, nhiễm nước suy giảm đa dạng sinh học, đặc biệt hệ sinh thái thủy sinh Tại Hong Kong chất lượng nước sông Pearl River bị ô nhiễm nặng nề - Coliforms khơng có nguồn gốc từ phân, chúng có nguồn gốc thủy sinh hay từ đất, mọc nhanh 40C - ngày 100C ngày Không mọc 410C, 440C ức chế hoàn toàn phát triển tất coliforms khơng có nguồn gốc từ phân Trong nhóm vi khuẩn Coliforms có phổ biến Escherichia Coli (thường viết tắt E.coli) hay gọi vi khuẩn đại tràng loài vi khuẩn ký sinh đường ruột động vật máu nóng (bao gồm chim động vật có vú) Chúng sống vài tuần vài tháng bụi, phân, nước tự nhiên Vi khuẩn cần thiết q trình tiêu hóa thức ăn thành phần khuẩn lạc ruột E.coli vi khuẩn coliform chịu nhiệt có khả sinh indol từ tryptophan vòng 24 giờ, nhiệt độ 440C ± 0.250C 44.50C ± 0.250C Sự phát vi khuẩn E.Coli cho thấy nguồn nước có dấu hiệu nhiễm phân E.coli lây truyền qua đường phân – tay – miệng Chúng ta nhiễm E.coli qua tắm sơng nước bị nhiễm khuẩn hay nước chưa khử trùng chlorine E coli lan truyền qua thức ăn nhiễm bẩn, đồ uống bơ sữa chưa tiệt trùng nước bị ô nhiễm Thực phẩm nước bị nhiễm E.coli khó bị phát mùi vị màu sắc khơng có thay đổi Nguồn nước nhiễm bẩn yếu tố quan trọng gây nên bệnh liên quan đến tả, thương hàn, hay nhiễm trùng máu…Phân người hay phân gia súc bị nhiễm E coli nguyên nhân gây lan nhiễm vào nguồn nước, đặc biệt nguồn nước ao hồ, sơng, chí nước ngầm Hiện nước ta, tỷ lệ người dân sử dụng nước sinh hoạt chưa qua xử lý cao Đặc biệt ô nhiễm môi trường thực tạo nên đe dọa lớn tới sức khỏe người [2] Hình Vi khuẩn Coliform Hình Vi khuẩn E.coli Phương pháp định lượng vi khuẩn Coliform nước phương pháp MPN Các bước tiến hành: Tiến hành theo TCVN 6187-2:1996 [18] 22 - Chuẩn bị dụng cụ, dung dịch pha lỗng (nước muối peptone) mơi trường ni cấy (LSB, BGBL) - Pha lỗng mẫu theo dãy nồng độ thập phân - Chọn nồng độ liên tiếp chuyển 1ml vào ống 10ml canh LSB ủ 370C, 24h - Ghi nhận ống LSB (+) độ pha lỗng (sinh đục mơi trường) - Cấy chuyền ống LSB (+) sang môi trường BGBL, ủ 370C 2448h Ghi nhận ống sinh hơi, đục môi trường (+) đọc kết vi khuẩn Coliform - Tra bảng tính kết Coliform Phương pháp định lượng vi khuẩn E.coli nước phương pháp MPN Các bước tiến hành: Tiến hành theo TCVN 6187-2:1996 [18] - Chuẩn bị dụng cụ, dung dịch pha loãng (nước muối peptone) môi trường nuôi cấy (LSB, BGBL) - Pha loãng mẫu theo dãy nồng độ thập phân - Chọn nồng độ liên tiếp chuyển 1ml vào ống 10ml canh LSB ủ 370C, 48h - Ghi nhận ống LSB (+) độ pha loãng - Cấy vào ống canh BGBL, ủ 440C 48h vi khuẩn E.coli - Ghi nhận ống BGBL (+) độ pha lỗng - Cấy sang mơi trường nước tryptophan ủ 440C 48h - Ghi nhận số ống dương tính cách thêm 0.3 – 0.4ml thuốc thử kovac - Tra bảng tính kết E.coli Sử dụng kết phân tích tiêu để đánh giá chất lượng nước sông Kiến Giang diễn biến chất lượng nước sông Kiến Giang theo tiêu: pH, BOD5, TSS, COD, đánh giá tiêu theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt theo QCVN 08:2015/BTNMT (loại B1) Mức độ ô nhiễm nước phụ thuộc vào giá trị tiêu đánh giá mức độ đáp ứng tiêu với yêu cầu Quy chuẩn cho mục đích sử dụng 2.3.5 Phương pháp phân tích xử lý số liệu [1] Phân tích, đánh giá số liệu sẵn có, số liệu phân tích Tổng hợp số liệu để đưa đánh giá xác đầy đủ Các số liệu thu thập tập hợp xử lý số liệu phần mềm Microsoft office excel 2003 Kết phân tích nước mặt so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 01-MT:2009/BYT 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thực trạng chất lượng nước sông Kiến Giang 3.1.1 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt theo QCVN 08MT:2015/BTNMT (loại B1) Bảng 3.1 QCVN 08-MT:2015/BTNMT (loại B1) Thông số TT Đơn vị QCVN 08-MT:2015/BTNMT - 5,5-9 mg/l 15 pH Nhu cầu oxi hóa sinh học sau ngày (BOD5 (20°C)) Nhu cầu oxi hóa học (COD) mg/l 30 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 Nitơ tổng mg/l 10 – 15* Phospho tổng mg/l 0.3* Coliform E.coli MPN 7500 CFU /100 ml MPN 100 CFU /100 ml 3.1.2 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước ăn uống theo QCVN 01-MT:2009/BYT Bảng 3.2 QCVN 01-MT:2009/BYT TT Thông số Đơn vị Độ đục mg/l Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 1000 QCVN 01-MT:2009/BYT 3.1.3 Kết chất lượng nước mặt Để đánh giá chất lượng nước mặt theo mùa mưa mùa khô đề tài tiến hành nghiên cứu đánh giá 10 tiêu vị trí (2 đợt) sơng Kiến Giang 24 * Đợt 1: Bảng 3.3 Vị trí quan trắc A1 STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết - 6,3 Ph Nhu cầu oxi hóa học (COD) mg/l < 25 Nhu cầu oxi hóa sinh học sau ngày (BOD5) mg/l Nitơ tổng mg/l 4,15 Phospho tổng mg/l 0,31 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 26 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 38 Độ đục mg/l 10 E.coli MPN/100ml 300 10 Coliform tổng số MPN/100ml 2.000 Bảng 3.4 Vị trí quan trắc A2 STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết - 6,2 Ph Nhu cầu oxi hóa học (COD) mg/l < 25 Nhu cầu oxi hóa sinh học sau ngày (BOD5) mg/l Nitơ tổng mg/l 3,14 Phospho tổng mg/l 0,27 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 22 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 42 Độ đục mg/l 9 E.coli MPN/100ml 300 10 Coliform tổng số MPN/100ml 2.100 25 * Đợt 2: Bảng 3.5 Vị trí quan trắc B STT Chỉ tiêu phân tích Ph Nhu cầu oxi hóa học (COD) Nhu cầu oxi hóa sinh học sau ngày (BOD5) Nitơ tổng Phospho tổng Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Tổng chất rắn hòa tan (TDS) Độ đục E.coli 10 Coliform tổng số 3.1.3.1 Đánh giá chất lượng nước đợt Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml MPN/100ml Kết 7,2 < 25