Theo phương pháp của UNEP/WHO, việc thiết kế mạng giám sát bao gồm một số bước sau:
Xác định mục tiêu giám sát chất lượng nước
Không
Lựa chọn các số ngẫu nhiên Xây dựng mạng cơ bản ban đầu
Phân tích dữ liệu không gian Chuẩn bị dữ liệu đầu vào cho các hàm thích hợp Đánh giá mức độ thích hợp Tái xây dựng Tính tương đồng Tính biến động Mạng lưới trạm quan trắc mới Kết quả tối ưu
Thuật toán phát sinh cải thiện mạng cơ bản
Báo cáo tổng kết đề tài 35
Xác định nhu cầu thông tin chất lượng nước
Mô tả vùng nghiên cứu: bao gồm, xác định vị trí địa lý của lưu vực, các
điều kiện kinh tế-xã hội và môi trường, thông tin khí tượng, thủy văn, các
đối tượng sử dụng nước và dự báo nhu cầu sử dụng nước.
Xác định vị trí lấy mẫu
Xác định thông số chất lượng nước
Xác định tần suất lấy mẫu
Đánh giá nguồn nhân lực và kinh phí phục vụ thiết kế mạng giám sát chất lượng nước và kế hoạch kiểm soát đảm bảo chất lượng nước
Trên cơ sở đã xác định được đầy đủ mục tiêu, nhu cầu thông tin, việc xác
định vị trí, thông số và tần suất giám sát chất lượng nước theo phương pháp sau:
2.5.1 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước
Việc xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước cần xem xét
đến các đối tượng làm ảnh hưởng đến chất lượng nước, mục tiêu của mạng giám sát và các yếu tố liên quan ảnh hưởng như điều kiện địa hình, các đối tượng sử
dụng nước, vv…. Những thông tin này được thu thập thông qua khảo sát thực
địa. Trên cơ sở mục tiêu, yêu cầu thông tin, đối tượng gây ảnh hưởng, sẽ xác
định số lượng và khu vực đặt trạm vĩ mô. Có thể minh họa cách thức đặt trạm vĩ
mô bằng ví dụ cụ thể dưới đây:
Bảng 1. Lựa chọn nhánh sông cho nhiều mục đích khác nhau TT dung/nhiNội ệm
vụ
Yêu cầu đạt được
1 Mục tiêu Xác định xu thế chất lượng nước
2
Xác định thông số
chất lượng nước
Phân tích DO, các ion chính, các chất dinh dưỡng, đặc tính biến đổi theo mùa; xác định sự biến thiên chất lượng nước trong năm, giá trị trung bình của các thông số chất lượng nước
3 Thông tin yêu cầu
Xác định nguồn nước trong lưu vực trước bịảnh hưởng bởi con người. Các hoạt động của con người
4 Loại trạm Cốđịnh
Từ các nội dung và nhiệm vụ, yêu cầu đối với mạng giám sát chất lượng nước, có thể xác định được các khu vực giám sát chất lượng nước (trạm vĩ mô) gồm: 1, 9, 10, 11, 17, 18. Sơ đồ cụ thể các vị trí có thể minh họa ở hình dưới
Báo cáo tổng kết đề tài 36
Hình 5. Sơđồ các khu vực giám sát chất lượng nước
2.5.2 Xác định vị trí giám sát chất lượng nước
2.5.2.1 Vị trí giám sát chất lượng nước sông
Theo kiến nghị, vị trí giám sát chất lượng nước sông cần được đặt ở nơi có khả năng pha trộn tốt. Sự pha trộn giữa dòng nhánh hoặc điểm xả thải với dòng chính sông ngòi là tương đối chậm, nhất là khi dòng chảy đồng nhất và nhiệt độ
giữa các nguồn khác nhau. Sự pha trộn hoàn toàn giữa dòng chính và dòng nhánh hoặc nguồn thải có khi lên tới vài km và theo tính tán của UNEP/WHO thì vùng pha trộn hoàn toàn được tính toán ở bảng dưới đây:
Báo cáo tổng kết đề tài 37
Bảng 2. Khoảng cách pha trộn hoàn toàn trong sông
Độ rộng trung
bình (m) Chiều sâu trung bình (m)
Khoảng cách ước tính đểđạt sự pha trộn hoàn toàn (km) 5 1 2 3 0,08-0,7 0,05-0,3 0,03-0,2 10 1 2 3 4 5 0,3-2,7 0,2-1,4 0,1-0,9 0,08-0,7 0,07-0,5 20 1 3 5 7 1,3-11,0 0,4-4,0 0,3-2,0 0,2-1,5 50 1 3 5 10 20 8,0-70,0 3,0-20,0 2,0-14,0 0,8-7,0 0,4-3,0
Tuy nhiên theo kiến nghị của UNEP/WHO, việc đặt vị trí giám sát chất lượng cần phải căn cứ vào tình hình thực tế. Các vị trí thuận lợi như cầu bắc qua sông thường được chọn làm vị trí giám sát.
2.5.2.2 Vị trí giám sát chất lượng nước hồ
Khi lựa chọn vị trí lấy mẫu nước cho hồ chứa, UNEP/WHO kiến nghị cần xác định các yếu tố ảnh hưởng như không gian và thời gian thông qua điều tra
để bảo đảm vị trí lấy mẫu nước có khả năng đại diện. Khu vực ảnh hưởng có thể
là các điểm nhập lưu của nước sông với nước hồ. Tại đó, hàm lượng vật chất thường tập trung bởi vì chất lượng nước ở đó chưa được pha trộn hoàn toàn với nguồn nước. Điều này thường xảy ra ở những hồ chứa độc lập và điểm tiếp nhập nước nhỏ. Gió và hình dạng của hồ cũng là những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nước. Theo đề xuất của UNEP/WHO, chế độ lấy mẫu đối với các điểm nước chảy vào hồ như sau:
Bảng 3. Chếđộ lấy mẫu tại nơi pha trộn của nước sông với nước hồ
Lưu lượng trung bình Loại sông/suối Sốđiểm lấy mẫu Số mthẫủu ly trấy theo ực <5 Sông nhỏ 2 1 5-140 Suối 4 2 150-1.000 Sông 5 3 >1.000 Sông lớn >6 4
Báo cáo tổng kết đề tài 38 Trong trường hợp có sự pha trộn giữa sông suối với hồ chứa, có thể lấy mẫu duy nhất tại nơi sâu nhất của hồ thì chất lượng nước tại đó cũng có thể đại diện cho lấy mẫu quan trắc xu thế. Tuy nhiên, nếu hồ lớn như có nhiều vực sâu thì cần thu thập nhiều mẫu. Theo đó, số trạm lấy mẫu là log10 của diện tích mặt hồ tính theo km2. Như vậy cứ 10 km2 mặt nước hồ thì lấy một mẫu. Trong trường hợp nhiệt độ hồ bị phân tầng thì cần lấy mẫu ở các độ sâu khác nhau. Có thể lấy mẫu ở dưới mặt nước 1 m và trên đáy 1 m trong trường hợp có phân tầng nhiệt.
2.5.3 Xác định thông số chất lượng nước
2.5.3.1 Phân nhóm thông số chất lượng nước
Để thuận lợi cho việc lựa chọn, phân tích và đảm bảo hiệu quả kinh tế, UNEP/WHO đã phân chia các thông số chất lượng nước ra thành các nhóm. Theo đó có thể phần nhóm thông số chất lượng nước theo bản chất thông số
hoặc theo loại mẫu đo đạc, phân tích hoặc chi phí phân tích. Dưới đây chỉ trình bày việc phân nhóm theo bản chất [18, 27]:
+ Nhóm các thông số vật lý: nhóm các thông số vật lý bao gồm lưu lượng, nhiệt độ, độ dẫn điện, độđục, chất rắn lơ lửng, phân bố hạt, mùi vị. Nhìn chung, nhiệt độ, độ dẫn điện có thể xác định dễ dàng tại thời điểm lấy mẫu. Nếu xác
định được độ dẫn điện thì ta có thể xác định được sự hoạt động của các ion trong nước. Như vậy, ta có thể coi nhiệt độ và độ dẫn điện đại diện cho các yếu tố vật lý trong nước. Ngoài ra, phân bố hạt và lưu lượng dòng chảy cũng được coi là yếu tố cơ bản trong xác định thông số vật lý. Lưu lượng dòng chảy giúp xác
định tải lượng của các thông số vật lý.
+ Nhóm thông hóa học: các thông số hoá học của chất lượng nước được phân loại thành nhóm thông số hóa học vô cơ và nhóm thông số hóa học hữu cơ. Các thông số hóa học vô cơ lại có thểđược chia thành 2 nhóm, bao gồm:
Nhóm ion chính bao gồm Ca, Mg, Na, K, HCO3, SO4, CO3, Cl, SiO2, pH và chất rắn hoà tan.
Nhóm kim loại bao gồm Zn, As, Pb, Ni, Fe, Mn, Hg, Sb, Co, Cr, Cd và Cu.
Đối với các ion kim loại nhìn chung việc xác định là tốn kém. Người ta thường chọn các ion Fe và Mn, đại diện cho các ion kim loại.
Các thông số hữu cơ: nhìn chung, nhóm các hợp chất hữu cơ khó xác
định. Các hợp chất hữu cơ bao gồm chất dầu mỡ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, CN. Tổng các bon hữu cơ được coi là chỉ thị chính của các hợp chất hữu cơ trong nước.
Báo cáo tổng kết đề tài 39 + Nhóm thông số vi sinh: ta có thể lấy chỉ tiêu tổng coliform đại diện cho nhóm thông số vi sinh. Tuy nhiên, do mục tiêu khác nhau cho nên ngoài thông số fecal coliform, ta có thể chọn chỉ tiêu phytoplankton làm chỉ tiêu xác định nhóm thông số sinh học.
2.5.3.2 Chọn thông số giám sát chất lượng nước
Theo UNEP/WHO, số lượng chỉ tiêu chất lượng nước [27] khoảng 20 thông số là cơ bản có thể xác định được tình hình chất lượng nước của các sông. Tổ chức này cũng phân các thông số chất lượng nước thành 3 nhóm nhưở trên, bao gồm: nhóm chỉ tiêu vật lý, nhóm chỉ tiêu hóa học và nhóm chỉ tiêu vi sinh. Trường hợp phân tích đánh giá nhanh chất lượng nước, người ta có thể chọn một số thông số chất lượng nước tối thiểu, bao gồm: nhiệt độ, độ dẫn điện, pH, DO, TSS để phân tích chất lượng nước; trường hợp giám sát chất lượng nước đầy đủ, các thông số chất lượng nước dưới đây được lựa chọn:
Bảng 4. Các thông số chất lượng nước quan trắc theo kiến nghị của UNEP/WHO TT Thông ssát ố giám Sông sutrạm giám sát xu thối: trạm đầu nguếồn và Hồ chtrạứm giám sát xu tha: trạm đầu nguồến và
1 Lnướưu lc ượng, mực x x 2 Tlửổng ng chất rắn lơ x - 3 Độ trong - x 4 Nhiệt độ x x 5 pH x x 6 Độ dẫn điện x x 7 Ô xi hoà tan x x 8 Cal xi x x 9 Mg x x 10 Na x x 11 K x x 12 Cl x x 13 SO4 x x 14 NO3 x x 15 NO2 x x 16 NH4 x x 17 Tổng phốt pho x x 18 Sillica x x 19 Chlorophyll a x x 20 Fecal foliform x x
Báo cáo tổng kết đề tài 40
2.5.4 Xác định tần suất lấy mẫu
Nhìn chung, tần suất lấy mẫu ở những trạm chất lượng nước biến đổi mạnh lớn hơn tần suất lấy mẫu ở những điểm ít biến đổi. Trong trường hợp không có thông tin về sự biến đổi chất lượng nước, ta có thể điều tra sơ bộ và sau đó số định thời gian lấy mẫu. Theo kiến nghị của UNEP/WHO, tần suất lấy mẫu đối với một số loại trạm như sau:
+ Trạm nền: Đối với sông suối, kiến nghị tần suất lấy mẫu tối thiểu 4 lần/năm vào các thời kỳ mùa lũ và mùa cạn, tối đa 2 lần/tháng. Riêng đối chỉ
tiêu chất rắn lở lửng kiến nghị lấy 1 tuần/lần. Đối với hồ chứa, người ta kiến nghị tần suất lấy mẫu tối thiểu 1 lần/năm tại cửa ra hồ, tối đa 2 lần/năm trong đó có 1 điểm tại cửa ra hồ và 1 điểm tại điểm phân tầng nhiệt. + Trạm tác động: Đối với sông, kiến nghị tần suất lấy mẫu khoảng 1 lần/ tháng đối với những sông có diện tích từ 100 nghìn km2 trở lên và 2 lần/tháng đối với những sông có diện tích khoảng 10 nghìn km2. Đối với hồ chứa, tần suất lấy mẫu như trường hợp trạm nền nhưng những chỉ tiêu gây phú dưỡng hồ cần lấy 1 tháng/lần.