A. Phương pháp đánh giá tác nhân ô nhiễm trong hồ chứa
1. Phân loại hồ chứa nước theo mức độ ô nhiễm
Tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm, các hồ chứa nước được chia ra hai loại: Các hồ nghèo dinh dưỡng và các hồ giàu dinh dưỡng (phú dưỡng).
Các hồ nghèo dinh dưỡng có năng suất sinh học thấp, nghèo chất hữu cơ dinh dưỡng, vì vậy hàm lượng ôxy hòa tan cao, có khi gần đạt mức bão hòa. Các hồ này thường sâu, ở xa khu dân cư, khu công-nông nghiệp, ít nhận các tác nhân ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng từ các nguồn đưa vào hồ. Các hồ phú dưỡng thường có năng suất sinh học cao, giàu chất dinh dưỡng, chất hữu cơ, nghèo ôxy hòa tan. Các hồ này thường cạn, nhận nhiều tác nhân ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng từ các khu dân cư, khu công-nông nghiệp xung quanh. Sự phú dưỡng gây trở ngại rất lớn cho việc cấp nước sinh hoạt, phát triển thủy sản, du lịch,… do rong tảo trong hồ phát triển dày đặc.
2. Phương pháp đánh giá sự phú dưỡng do các tác nhân không bền vững
Để đánh giá sự phú dưỡng do các tác nhân không bền vững đối với các hồ chứa, người ta dùng nồng độ phốt pho tới hạn. Khả năng ô nhiễm do phốt pho được tính bằng công thức Vollenweider (1976) như sau: L = 10.v + ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + v H 1 (3-7) Trong đó:
L - tải lượng Phốt pho tới hạn trong hồ chứa (mg P/m2-năm), trên mức này hiện tượng phú dưỡng có thể xảy ra
v - vận tốc nước chảy qua hồ (m/năm), với v = Q/F Q - lưu lượng nước vào hồ (m3/năm)
F - diện tích hồ (m2)
Từ công thức trên người ta xây dựng được các biểu đồ để tính tải lượng phôtpho tới hạn nếu biết được tốc độ nước chảy qua hồ (v) và độ sâu của hồ (H).
Khi biết giá trị L ta có thể tính được tải lượng phôtpho cực đại (M) cho phép đưa vào hồ hàng năm. Trên mức độ đó sự phú dưỡng của hồ xuất hiện:
M = 10-9.L.F (t/năm)
Giá trị M được sử dụng để dự đoán hiện tượng phú dưỡng có thể xảy ra hay không đối với hồ đang nghiên cứu.
3. Phương pháp đánh giá ô nhiễm hồ chứa do các tác nhân bền vững
Nồng độ các tác nhân bền vững trong hồ chứa với giả định là chúng được phân bố đều trong nước hồ được tính theo phương trình sau:
C = e i e i Q Q Q C − + Ci = ⎥⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − + e i e Q Q Q 1 Ci (3-8) Ở đây: C - Nồng độ các chất bền vững trong hồ (mg/l)
Ci - Nồng độ trung bình các tác nhân bền vững được đưa vào hồ (mg/l)
Qi - Tổng lượng nước vào hồ hàng năm bao gồm nước mưa, nước từ các sông suối, nước thải,… (m3/năm).
Qe - Thể tích nước bị mất do bốc hơi, thất thoát (m3/năm) Ci = (10-9.Mi)/Qi
Trong đó: Mi là tải lượng chất ô nhiễm bền vững (t/năm) được tính từ kết quả thu được qua khảo sát danh mục chất thải.
Trong trường hợp Qe không đáng kể so với Qi thì phương trình có thể đơn giản hóa thành C = Ci.
B. Phương pháp đánh giá tác nhân ô nhiễm trong sông rạch
1. Sơ đồ phân hủy tác nhân ô nhiễm
Khi nước thải chứa chất ô nhiễm đổ vào sông rạch, theo thời gian các tác nhân ô nhiễm không bền vững sẽ bị phân hủy dần theo sơ đồ sau, còn tác nhân bền vững được tích lũy dần với nồng độ ngày càng cao.
2. Phương pháp đánh giá tác nhân ô nhiễm không bền vững
a. Đánh giá qua chỉ số vi trùng (coliform)
Việc đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt được thực hiện qua chỉ số vi trùng coli (coliform). Theo thời gian vi trùng sẽ chết dần vì vậy số vi trùng trong một đơn vị thể tích nước được tính theo phương trình:
N = N.e-kt (3-9)
N - số con coli trong 100 ml nước ở thời điểm t
No - Số con coli trong 100 ml nước ở thời điểm sông nhận nước thải.
k - Hằng số tốc độ phân hủy vi trùng hàng ngày (ở nhiệt độ 20oC thì k = 1 với sông có lưu lượng nhỏ và k = 1,8 với sông có lưu lượng lớn).
Ở các nhiệt độ khác, k có thể tính theo công thức sau:
k = k20 . 1,075(T-20) (3-10)
Trong đó: k20 - hệ số k ở nhiệt độ T = 20oC
T - nhiệt độ nước sông tại thời điểm tính toán. b. Đánh giá qua chỉ số BOD
Phương pháp đánh giá nồng độ các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng trong nước sông, rạch qua chỉ số BOD được tính bằng công thức:
LBOD = Q (La - Lo) (3-11)
Trong đó: LBOD - Tải lượng BOD cho phép tối đa (kg/ngày, kg/giờ, kg/s) Q - Lưu lượng trung bình của sông rạch (1.000 m3/giờ, 1.000 m3/s) La - Nồng độ BOD cho phép (mg/l)
Lo - Nồng độ BOD khi sông chưa nhận được chất thải (mg/l)
Giá trị BOD cho phép phụ thuộc vào lưu lượng của sông (Q) do đó giá trị này thường được tính tại thời điểm sông có lưu lượng bé.
c. Đánh giá theo sự suy giảm nồng độ ôxy hòa tan
Có thể đánh giá các tác nhân ô nhiễm không bền vững trong sông rạch qua sự suy giảm nồng độ ôxy ban đầu trước khi nhận nước thải (Da) và sự suy giảm tới hạn (Dc) như sau:
Da = Cs - Ca (mg/l) (3-12)
Dc = Cs - Cc (mg/l) (3-13)
Cs - nồng độ ôxy bão hòa (mg/l) Ca - nồng độ ôxy ban đầu (mg/l) Cc - nồng độ ôxy tới hạn (mg/l)
Với các sông không bị ô nhiễm thì Da = 0
Nếu không có tài liệu khảo sát về Ca thì có thể đo đạc bổ sung. Nồng độ Cc phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nước và lấy theo tiêu chuẩn quy định (nuôi cá, ăn uống,…). Cc là giá trị cho phép lượng DO tối thiểu trong nước bề mặt, dưới mức đó thủy sinh có thể bị tác hại hoặc nguồn nước không đạt tiêu chuẩn. Còn nồng độ ôxy bão hòa Cs phụ thuộc nhiệt độ nước và áp suất không khí.
3. Phương pháp đánh giá các tác nhân ô nhiễm bền vững
Các tác nhân ô nhiễm bền vững là các tác nhân có khả năng phân rã chậm và có nhiều kim loại nặng. Nồng độ của một tác nhân bền vững trong sông rạch được xác định bằng công thức:
C = Co +
Q L
(3-14)
Trong đó:
C - Nồng độ của tác nhân ô nhiễm bền vững sau khi đưa vào sông (mg/l)
Co - Nồng độ ban đầu của tác nhân gây ô nhiễm bền vững có sẵn trong sông (mg/l) L - Tải lượng chất ô nhiễm bền vững cho vào sông (kg/ngày, kg/h,…)
Q - Lưu lượng sông (1.000 m3/đơn vị thời gian).
Các phương pháp nêu trên tương đối đơn giản đã được thừa nhận và đang được sử dụng trong các tài liệu tiêu chuẩn của GEMS.