2.3.1.Phương phỏp luận
Phƣơng phỏp tiếp cận hệ thống, ỏp lực, hiện trạng, tỏc động, đỏp ứng.)
2.3.2.Phương phỏp nghiờn cứu
2.3.2.1. Thu thập, chọn lọc và phõn tớch cỏc tài liệu liờn quan
Thu thập, tổng quan cỏc tài liệu Quốc tế và Việt Nam về cỏc phƣơng phỏp đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc mặt...
Cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt, nƣớc cấp ăn uống, nƣớc cấp sinh hoạt...
Cỏc đề ỏn, quy hoạch phỏt triển kinh tế - xó hội tỉnh Quảng Ninh, Quy hoạch phỏt triển kinh tế xó hội Tp. Cẩm Phả, Quy hoạch Tài nguyờn nƣớc của tỉnh Quảng Ninh...
2.3.2.2. Phương phỏp lấy mẫu, phõn tớch
Trong khuụn khổ chƣơng trỡnh: “Giỏm sỏt chất lƣợng mụi trƣờng của sụng Diễn Vọng đoạn chảy qua Tp. Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh”. Do Trung tõm Quan trắc và Phõn tớch Mụi trƣờng – Sở Tài nguyờn và Mụi trƣờng Quảng Ninh thực hiện, tỏc giả luận văn đó tham gia khảo sỏt lấy mẫu tại cỏc vị trớ quan trắc tại thƣợng nguồn sụng Diễn Vọng đoạn chảy qua khu vực Tp. Cẩm Phả vào 4 đợt năm 2011 và 04 đợt năm 2012 đo đạc thờm cỏc thụng số độ đục, nhiệt độ để phục vụ cho việc tớnh toỏn.
2.3.2.3. Cỏc phương phỏp tớnh toỏn
Formatted: Heading 1, Left, Line spacing:
single
Formatted: Heading 2, Indent: Left: 0", First
line: 0", Line spacing: single
Formatted: Heading 2, Line spacing: single Formatted: French (France)
Formatted: Heading 2, Line spacing: single Formatted: French (France)
Formatted: Heading 3, Line spacing: single Formatted: No underline
Formatted: Font: Italic, No underline
39
Formatted: English (United States)
a. Phƣơng phỏp xõy dựngWQI
Áp dụng Quy trỡnh xõy dựng WQI do Tổng cục Mụi trƣờng ban hành: [20]:
Phạm vi ỏp dụng: Tớnh toỏn chỉ số chất lƣợng nƣớc từ số liệu quan trắc mụi trƣờng nƣớc mặt lục địa.
Cỏc nguyờn tắc xõy dựng chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI
Bảo đảm tớnh phự hợp. Bảo đảm tớnh chớnh xỏc. Bảo đảm tớnh nhất quỏn. Bảo đảm tớnh liờn tục. Bảo đảm tớnh sẵn cú. Bảo đảm tớnh cú thể so sỏnh.
Mục đớch của việc sử dụng WQI
Đỏnh giỏ nhanh chất lƣợng nƣớc.
Cú thể đƣợc sử dụng nhƣ một nguồn dữ liệu để xõy dựng bản đồ phõn vựng chất lƣợng nƣớc.
Cung cấp thụng tin mụi trƣờng cho cộng đồng một cỏch đơn giản, dễ hiểu, trực quan.
Nõng cao nhận thức mụi trƣờng.
Cỏc yờu cầu đối với việc tớnh toỏn WQI
WQI đƣợc tớnh toỏn cho số liệu của từng điểm quan trắc.
WQI thụng số đƣợc tớnh toỏn cho từng thụng số quan trắc. Mỗi thụng số sẽ đƣợc xỏc định đƣợc một giỏ trị WQI cụ thể, từ đú tớnh toỏn WQI để đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc của điểm quan trắc.
Thang đo giỏ trị WQI đƣợc chia thành cỏc khoảng nhất định. Mỗi khoảng ứng với 1 mức đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc nhất định.
Quy trỡnh tớnh toỏn và sử dụng WQI trong đỏnh giỏ chất lƣợng mụi trƣờng nƣớc mặt lục địa.
Quy trỡnh tớnh toỏn và sử dụng WQI trong đỏnh giỏ chất lƣợng mụi trƣờng nƣớc gồm cỏc bƣớc sau:
40
Formatted: English (United States)
- Bƣớc 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ tram quan trắc mụi trƣờng nƣớc lục địa (số liệu đó qua xử lý).
- Bƣớc 2: Tớnh toỏn cỏc giỏ trị WQI thụng số theo cụng thức. - Bƣớc 3: Tớnh toỏn WQI.
- Bƣớc 4: So sỏnh WQI với bảng cỏc mức đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc.
Bƣớc 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc
Số liệu quan trắc đƣợc thu thập phải đảm bảo cỏc yờu cầu sau:
Số liệu quan trắc sử dụng để tớnh WQI là số liệu của quan trắc nƣớc mặt lục địa theo đợt đối với quan trắc định kỳ hoặc giỏ trị trung bỡnh của thụng số trong một khoảng thời gian xỏc định đối với quan trắc liờn tục.
Cỏc thụng số đƣợc sử dụng để tớnh WQI thƣờng bao gồm cỏc thụng số: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N – NH4, P – PO4, TSS, Độ đục, Tổng Coliform, pH.
Số liệu quan trắc đƣợc đƣa vào tớnh toỏn đó qua xử lý, đảm bảo đó loại bỏ cỏc giỏ trị sai lệch, đạt yờu cầu đối với quy trỡnh quy phạm về đảm bảo và kiểm soỏt chất lƣợng số liệu.
Bƣớc 2: Tớnh toỏn WQI thụng số
Tớnh toỏn WQI thụng số:
WQI thụng số (WQISI) đƣợc tớnh toỏn cho cỏc thụng số BOD5, COD, N – NH4, P – PO4, TSS, Độ đục, Tổng Coliform theo cụng thức nhƣ sau: WQISI = qi – qi+1(BPI+1 – Cp) + qi+1 (cụng thức 1)
BPi+1 - BPi Trong đú:
- BPi: nồng độ giới hạn dƣới của giỏ trị thụng số quan trắc đƣợc quy định trong bảng 2.2 tƣơng ứng với mức i.
- BPi+1: nồng độ giới hạn trờn của giỏ trị thụng số quan trắc đƣợc quy định trong bảng 2.2 tƣơng ứng với mức i+1.
- qi: giỏ trị WQI ở mức i đó cho trong bảng tƣơng ứng với giỏ trị BPi - qi+1: giỏ trị WQI ở mức i đó cho trong bảng tƣơng ứng với giỏ trị BPi+1
41
Formatted: English (United States)
- Cp: giỏ trị của thụng số quan trắc đƣợc đƣa vào tớnh toỏn.
Bảng 2. 11: Bảng quy định cỏc giỏ trị qi, BPi [20]
Bảng 2.2: Bảng quy định cỏc giỏ trị qi, BPi [20]
i qi Giỏ trị BPi quy định đối với từng thụng số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) N-NH4 (mg/l) P-PO4 (mg/l) Độ đục (NTU) TSS (mg/l) Coliform (MPN/100ml) 1 100 ≤4 ≤10 ≤0.1 ≤0.1 ≤5 ≤20 ≤2500 2 75 6 15 0.2 0.2 20 30 5000 3 50 15 30 0.5 0.3 30 50 7500 4 25 25 50 1 0.5 70 100 10.000 5 1 ≥50 ≥80 ≥5 ≥6 ≥100 ≥100 ≥10.000
Ghi chỳ:Trường hợp giỏ trị Cp của thụng số trựng với giỏ trị BPi đó cho trong bảng, thỡ xỏc định được WQI của thụng số chớnh bằng giỏ trị qi tương ứng.
Tớnh thụng số WQI đối với thụng số DO (WQIDO) tớnh toỏn thụng qua giỏ trị DO% bóo hũa.
(1): Tớnh toỏn giỏ trị DO bóo hũa.
DObóo hũa = 14.652 - 0.41022 T + 0.009910 T2 – 0.000077774 T3 T: nhiệt độ mụi trƣờng nƣớc tại thời điểm quan trắc (0C). Tớnh giỏ trị DO% bóo hũa:
DO% bóo hũa = (DOhũa tan/ DObóo hũa)100. + DOhũa tan: giỏ trị DO quan trắc đƣợc (mg/l). (2): Tớnh giỏ trị WQIDO
WQISI = qi+1– qi(Cp– BPI+1) + qi (cụng thức 2) BPi+1 - BPi
Trong đú:
CP: giỏ trị DO % bóo hũa
BPi, BPi+!, qi, qi+!: là giỏ trị tƣơng ứng với mức i, i+1 trong bảng 2.3.
Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt,
Not Italic, Font color: Auto
Formatted: Caption, Centered, Indent: First
line: 0", Line spacing: single
Formatted: Font: Times New Roman, Not
Italic, Font color: Auto
Formatted: Font: Times New Roman, Not
Italic, Font color: Auto, English (United States)
Formatted: Centered, Don't keep with next Formatted
Formatted: Normal, Justified, Indent: Left:
0.63", Line spacing: 1.5 lines, Don't keep with next
42
Formatted: English (United States) Bảng 2.3: Bảng 2. 22: Bảng quy định cỏc giỏ trị BPi và qi đối với DO%
bóo hũa [20]
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BPi ≤20 20 50 75 88 112 125 150 200 ≥200 qi 1 25 50 75 100 100 75 50 25 1
Nếu giỏ trị DO% bóo hũa ≤ 20 thỡ WQIDO = 1
Nếu 20 < DO% bóo hũa < 80 thỡ WQIDO đƣợc tớnh theo cụng thức 2 và sử dụng bảng 2.2.
Nếu 88 ≤ DO% bóo hũa ≤ 112 thỡ WQIDO = 100
Nếu 112 < DO% bóo hũa < 200 thỡ WQIDO đƣợc tớnh theo cụng thức 1 và sử dụng bảng 2.4.
Nếu giỏ trị DO% bóo hũa ≥ 200 thỡ WQIDO = 1 Tớnh giỏ trị WQI đối với thụng số pH
Bảng 2. 33: BBảng 2.4: Bảng quy định cỏc giỏ trị BPi và qi đối với thụng
số pH [18]
I 1 2 3 4 5 6
BPi ≤5.5 5.5 6 8.5 9 ≥9 qi 1 50 100 100 50 1
Nếu giỏ trị pH ≤ 5.5 thỡ WQIpH = 1
Nếu 5.5 < pH< 6 thỡ WQIpH đƣợc tớnh theo cụng thức 2 và sử dụng bảng 2.3. Nếu 6 ≤ pH≤ 8.5 thỡ WQIpH = 100
Nếu 8.5 < pH< 9 thỡ WQIpH đƣợc tớnh theo cụng thức 1 và sử dụng bảng 2.3 Nếu giỏ trị pH ≥ 9 thỡ WQIpH = 1
Bƣớc 3: Tớnh toỏn WQI
Sau khi tớnh toỏn WQI đối với từng thụng số nờu trờn, việc tớnh toỏn WQI đƣợc ỏp dụng theo cụng thức sau:
Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt,
Not Italic, Font color: Auto
Formatted: Justified, Don't keep with next Formatted
Formatted: Normal, Left, Indent: First line:
0.5", Line spacing: 1.5 lines, Don't keep with next
Formatted: Font: Times New Roman Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt,
Not Italic, Font color: Auto
Formatted: Centered, Don't keep with next Formatted
43
Formatted: English (United States)
3 / 1 2 1 5 1 2 1 5 1 100 b c b a a pH WQI WQI WQI WQI WQI Trong đú:
WQIa: giỏ trị WQI đó tớnh toỏn với 5 thụng số BOD5, COD, N – NH4, P – PO4, Tổng Coliform.
WQIb: giỏ trị WQI tớnh toỏn đối với 2 thụng số TSS, độ đục. WQIc: giỏ trị WQI tớnh toỏn với thụng số Tổng Coliform. WQIpH: giỏ trị WQI tớnh toỏn với thụng số pH.
Ghi chỳ: Giỏ trị WQI sau khi tớnh toỏn sẽ đƣợc làm trũn thành số nguyờn.
Bƣớc 4: So sỏnh chỉ số chất lƣợng nƣớc đó đƣợc tớnh toỏn với bảng đỏnh giỏ
Sau khi tớnh toỏn WQI, sử dụng bảng xỏc định giỏ trị WQI tƣơng ứng với mức đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc để so sỏnh, đỏnh giỏ, cụ thể nhƣ sau:
Bảng 2. 44: So sỏnh chỉ số chất lƣợng
Bảng 2.5: So sỏnh chỉ số chất lượng nước [18]
Giỏ trị WQI Mức đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc Màu
91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đớch cấp nƣớc sinh hoạt Xanh nƣớc biển 76 – 90 Sử dụng tốt cho mục đớch nƣớc sinh hoạt
nhƣng cần cỏc biện phỏp xử lý
Xanh lỏ cõy
51 – 75 Sử dụng cho mục đớch tƣới tiờu và cỏc mục đớch tƣơng đƣơng khỏc
Vàng
26 – 50 Sử dụng cho giao thụng thủy và cỏc mục đớch tƣơng đƣơng khỏc
Da cam
0 – 25 Nƣớc ụ nhiễm nặng cần cỏc biện phỏp xử lý trong tƣơng lai
Đỏ b. Phƣơng phỏp tớnh toỏn chỉ số chất lƣợng nƣớc Kannel – WQIKannel [4]
Kết quả quan trắc CLN sụng Diễn Vọng giai đoạn 2006 – 2010 gồm 6 thụng số, trong khi đú phƣơng phỏp tớnh WQI của TCMT yờu cầu chặt chẽ phải cú đủ 10
Field Code Changed
Formatted: Normal, Left, Indent: First line:
0.5", Line spacing: single
Formatted: Font: (Default) Times New
Roman, Not Bold, Font color: Auto
Formatted: Font: Times New Roman, 13 pt,
Not Italic, Font color: Auto
Formatted: Centered Formatted: Font: 10 pt
Formatted: Normal, Left, Line spacing: single Formatted: Font: Times New Roman, Font
color: Auto
44
Formatted: English (United States)
thụng số (BOD5, COD, N – NH4, P – PO4, TSS, Độ đục, tổng Coliform, pH, DO, nhiệt độ). Để sử dụng hiệu quả cỏc số liệu quan trắc nƣớc sụng Diễn Vọng từ năm 2006, tỏc giả ỏp dụng phƣơng phỏp tớnh toỏn WQI của Kannel cho sụng Diễn Vọng từ 2006 đến 2012.
Chỉ số WQIKannel đƣợc tớnh theo hai bƣớc: (1) Lựa chọn những kết quả phõn tớch ban đầu cỏc thụng số húa học và húa lớ thƣờng đƣợc sử dụng để đỏnh giỏ chất lƣợng nƣớc. Cỏc thụng số này cú thể cú cỏc đơn vị đo lƣờng khỏc nhau và (2) Cỏc kết quả này đƣợc chuyển thành chỉ số phụ.
Cỏc chỉ số phụ thực hiện bằng cỏch chuyển đổi từng tham số theo tỷ lệ từ 0 đến 100 (Pesce và Wunderlin 2000) dựa trờn đƣờng cong chỉ số phụ xỏc định bằng thực nghiệm kết hợp với cỏc mụ hỡnh toỏn học ỏp dụng trong húa học. Cỏc đƣờng cong chỉ số phụ cú thể tuyến tớnh, phi tuyến, phõn đoạn, tuyến tớnh, phõn đoạn phi tuyến. Những chỉ số phụ này sau đú đƣợc lấy trung bỡnh (cú thể dựa trờn một vài dạng trung bỡnh) để đƣa ra 1 giỏ trị chỉ số chất lƣợng nƣớc ỏp dụng phự hợp với mọi yếu tố và phản ỏnh tầm quan trọng của từng tham số nhƣ là một chỉ số về chất lƣợng nƣớc [4].
Ngoài ra cỏc tham số cũn đƣợc đỏnh giỏ dựa trờn mức độ ảnh hƣởng của chỳng đến mụi trƣờng sinh thỏi. Tầm quan trọng của cỏc thụng số húa học này đến đời sống thủy sinh đƣợc đỏnh giỏ bằng trọng số. Giỏ trị trọng số này cú khoảng từ 1-4. Thụng số quan trọng nhất đối với sự duy trỡ cuộc sống thủy sinh thỡ lấy giỏ trị là 4 (vớ dụ nhƣ độ oxy hũa tan) và giỏ trị 1 chỉ định cho cỏc tham số cú ớt ảnh hƣởng hơn (vớ dụ nhƣ hàm lƣợng clorua) .
Chỉ số chất lƣợng nƣớc Kannel đƣợc xõy dựng làm 2 loại là chỉ số khỏch quan (WQIobj) chỉ dựa trờn giỏ trị cỏc tham số chất lƣơng đo đạc đƣợc và chỉ số chủ quan (WQIsub) dựa trờn cỏc đỏnh giỏ của chuyờn gia khi quan sỏt hiện trƣờng. Trong luận văn này, tỏc giả sử dụng hằng số chủ quan K=1 (Theo chủ quan của tỏc giả thỡ
45
Formatted: English (United States)
sụng Diễn Vọng sạch, vỡ vậy lấy K=1). Phƣơng trỡnh khỏi quỏt về chỉ số chất lƣợng nƣớc WQIbj nhƣ sau: n i i n i i i obj P P C WQI 1 1 Trong đú:
- n là tổng số cỏc tham số sử dụng trong tớnh toỏn - Ci là giỏ trị của tham số i sau khi chuẩn hoỏ (Bảng 2.6) - Pi là trọng số tƣơng ứng cho mỗi một thụng số. (Bảng 2.65)
Cỏc tham số khỏc nhau đó đƣợc lựa chọn sử dụng trong quỏ trỡnh đỏnh giỏ bao gồm nhiệt độ nƣớc, độ dẫn, pH, DO, COD, BOD5, và một số tham số đỏnh giỏ mức dinh dƣỡng của thủy vực nhƣ NH4-N, NO2-, tổng P. Chuẩn số của cỏc tham số cũng nhƣ trọng số của chỳng đối với hệ sinh thỏi đƣợc tổng hợp từ nhiều nghiờn cứu và túm tắt trờn bảng 2.6 5[4].
Formatted: Font: Times New Roman Formatted: Font: Times New Roman
46
Formatted: English (United States) Bảng 2.6: Cỏc chuẩn số biến đổi và trọng số sử dụng trong tớnh toỏn WQI [4]
Bảng 2. 55: Cỏc chuẩn số biến đổi và trọng số sử dụng trong tớnh toỏn WQI
Chất lƣợng thủy vực đƣợc đỏnh giỏ theo hệ thống phõn loại chất lƣợng nƣớc nhƣ sau thỡ WQI trong khoảng 0-25 là chất lƣợng rất kộm, 26-50 là kộm, 51-70 là trung bỡnh, 71-90 là tốt và 91-100 là rất tốt [4].
Phƣơng phỏp WQI của TCMT đƣợc sử dụng cho cỏc kết quả quan trắc năm 2011 và 2012. Phƣơng phỏp WQIkannel đƣợc sử dụng tớnh toỏn cho cỏc kết quả quan trắc từ năm 2006 đến năm 2012, trong đú cỏc năm 2011 và 2012 tỏc giả chỉ sử dụng kết quả quan trắc cỏc thụng số pH, DO, COD, BOD5, N-NH4.
Thụng số Trọng số (Pi) Ci 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Nhiệt độ 1 21/16 22/15 24/14 26/12 28/10 30/5 32/0 36/-2 40/-4 45/-6 >45/<-6 pH 1 7 7-8 7-8.5 7-9 6.5-7 6-9.5 5-10 4-11 3-12 2-13 1-14 Độ dẫn 1 <750 <1000 <1250 <1500 <2000 <2500 <3000 <5000 <10000 <=20000 >20000 DO 4 >=7.5 >7 >6.5 >6 >5 >4 >3.5 >3 >2 >=1 <1 Tổng P 1 <0.2 <1.6 <3.2 <6.4 <9.6 <16 <32 <64 <96 <160 >160 NH4N 3 <0.01 <0..05 <0.1 <0.2 <0.3 <0.4 <0.5 <0.75 <1 <=1.25 >1.25 NO2 2 <0.005 <0.01 <0.03 <0.05 <0.1 <0.15 <0.2 <0.25 <0.5 <=1 >1 BOD5 3 <0.5 <2 <3 <4 <5 <6 <8 <10 <12 <=15 >15 COD 3 <5 <10 <20 <30 <40 <50 <60 <80 <100 <=150 >150 Formatted Table
Formatted: Font: Not Italic, Font color: Auto Formatted: danh muc bang, Left, Line
spacing: single
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Times New Roman, Font
color: Auto
Formatted: Caption, Line spacing: single,
Tab stops: Not at 1.43"
Formatted: Heading 1, Left, Line spacing:
47
Formatted: English (United States)
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIấN CỨU