2.3.2.1. So sánh với các tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trư ng
Để đánh giá môi trườngsông trên địa bàn thành phố Hải Phòng, các kết quả quan trắc, phân tích được so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn k thuật Quốc gia về chất lượng mặt. Môi trườngcác sông được so sánh với QCVN 08-MT: 2015/BTNMT cột A1 - Sử dụng tốt cho mục đích nước cấp sinh hoạt và các mục đích sử dụng như loại A2, B1, B2. Qua đó cho thấy tình trạng ô nhiễm của các chất hữu cơ, dinh dưỡng và bước đầu đưa ra nguyên nhân gây ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu.
2.3.2.2. Tính toán ch s môi trư ngWQI (Water Quality Index)
Để đánh giá tổng quát và định lượng về chất lượng nước, nhiều quốc gia trên thế giới đã tiếp cận “Ch số chất lượng nước” (Water Quality Index - WQI). WQI là một thông số “tổ hợp” được tính toán từ nhiều thông số môi trườngriêng biệt theo một phương pháp xác định. Thang điểm WQI thường là từ 0 (ứng với môi trườngxấu nhất) đến 100 (ứng với môi trườngtốt nhất). Hầu hết các nước trên thế giới hiện đang ứng dụng 3 phương pháp chính dưới đây để đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường nước: Phương pháp ch số môi trườngcủa M (WQI - NSF); Phương pháp của B ; Phương pháp đánh giá môi trườngcủa Canađa (CWQI). Các quốc gia ở Châu Âu, Malaysia, Ấn Độ…xây dựng WQI từ WQI - NSF. Ở Việt Nam, hiện đang áp dụng phương pháp tính WQI của Tổng cục Môi trường, cách tiếp cận cải tiến từ WQI - NSF.
33 1460/QĐ-TCMT ngày 12 tháng 11 năm 2019 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường về việc ban hành Hướng dẫn k thuật tính toán và công bố ch số môi trườngViệt Nam (VN_WQI).
Ch số chất lượng nước (WQI) là một ch số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm. Thang đo giá trị WQI được chia thành các khoảng nhất định, mỗi khoảng ứng với 1 mức đánh giá chất lượng nước nhất định [3]
Công thức tính toán WQI:
Trong đó:
WQII: Kết quả tính toán đối với thông số nhóm I WQIII: Kết quả tính toán đối với các thông số nhóm II WQIIII: Kết quả tính toán đối với các thông số nhóm III WQIIV: Kết quả tính toán đối với các thông số nhóm IV WQIV: Kết quả tính toán đối với thông số nhóm V
Phƣơng pháp đánh giá WQI đƣợc thực hiện trong đề tài nghiên cứu
Quy trình tính toán WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt lục địa bao gồm các bước sau:
Bước 1: hu thập, tập h p s iệu quan tr c t trạm quan tr c môi trư ng nước thành ph Hải Phòng và rung tâm quan tr c môi trư ng Hải Phòng s iệu đ qua [25]
Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau: Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI là số liệu của quan trắc nước mặt tại thành phố Hải Phòng theo đợt đối với quan trắc định kỳ hoặc giá trị trung bình của thông số trong một khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên tục. Ngoài ra, các thông số được sử dụng để tính WQI trong Quyết định số 1460/QĐ- TCMT ngày 12 tháng 11 năm 2019 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường được lựa chọn trong nghiên cứu này bao gồm các thông số: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N-NH4+, P-PO43-, Tổng Coliform, pH. Đây là các thông số ổn định, đồng bộ và được sử
34 dụng xuyên suốt qua các năm. Nguyên nhân chính lựa chọn các thông số trên mà không tính tới các thông số như kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cr6+, Cu, Zn, Hg) và các thông số chất hữu cơ khó phân huỷ (Aldrin, BHC, Dieldrin, DDTS, Heptachlor và Heptachlorepoxide) là do các thông số trên không được phân tích đầy đủ tại các mẫu, dẫn tới sự không thống nhất trong cách tính, khó so sánh.
Bước 2: ính toán các giá trị I thông s theo công thức ISI).
- Sử dụng phần mềm Exel để thể hiện biểu đồ kết quả phân tích các ch tiêu của nước mặt. Kết quả phân tích được so sánh với QCVN 08- MT:2015/BNTMT - Quy chuẩn k thuật quốc gia về môi trườngmặt và một số tiêu chuẩn và quy chuẩn liên quan quy định.
- Tính toán WQI thông số (WQISI)
* WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số: BOD5, COD, N-NH4, P-PO4, Coliform, theo công thức sau:
Trong đó:
BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong Bảng 1 tương ứng với mức i.
BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong Bảng 1 tương ứng với mức i+1
qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán.
Bảng 2. 2. Quy định các giá trị qi, BPi cho các thông số nhóm IV và V
i qi Giá trị BPi quy định đối với từng thông số
BOD5 COD TOC N-NH4 N-NO3N-NO2 P-PO4 Coliform E.coli
mg/L MPN/100 ml 1. 100 ≤4 ≤10 ≤4 <0,3 ≤2 ≤0,05 ≤0,1 ≤2.500 ≤20 2. 75 6 15 6 0,3 5 - 0,2 5.000 50 3. 50 15 30 15 0,6 10 - 0,3 7.500 100 4. 25 25 50 25 0,9 15 - 0,5 10.000 200 5. 10 ≥50 ≥150 ≥50 ≥5 ≥15 ≥0,05 ≥4 >10.000 >200
35
trong bảng, thì ác định đư c WQI của thông s chính bằng giá trị qi tương ứng.
* Đối với thông số DO (WQIDO), tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa. Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa
- Tính giá trị DO bão hòa:
DObaohoa = 14,652 - 0,41022T + 0,0079910T2 - 0,000077774T3 T: nhiệt độ môi trư ng nước tại th i điểm quan tr c đơn vị: 0C).
- Tính giá trị DO % bão hòa:
DO%bão hòa = DOhòa tan /DObão hòa * 100
DOhòa tan: Giá trị DO quan tr c đư c đơn vị: mg/l)
Bước 2: Tính giá trị WQIDO
Trong đó:
Cp: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 2.4
Bảng 2. 3. Quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BPi <20 20 50 75 88 112 125 150 200 >200
qi 10 25 50 75 100 100 75 50 25 10
Nếu DO% bão hòa < 20 hoặc DO% bão hòa > 200, thì WQIDO = 10.
Nếu 20 < DO% bão hòa < 88, thì WQIDO tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 2.4.
Nếu 88 ≤ DO% bão hòa ≤ 112, thì WQIDO = 100.
Nếu 112 < DO% bão hòa < 200, thì WQIDO tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 2.4.
* Đối với thông số pH
Bảng 2. 4. Quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH
i 1 2 3 4 5 6
BPi < 5,5 5,5 6 8,5 9 > 9
36 Nếu pH < 5,5 hoặc pH > 9, thì WQIpH = 10.
Nếu 5,5 < pH < 6, thì WQIpH tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 4. Nếu 6 ≤ pH ≤ 8,5, thì WQIpH bằng 100.
Nếu 8,5 < pH < 9, thì WQIpH được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 4.
Bước 3: Tính toán WQI
Vì đề tài nghiên cứu không đánh giá các thông số nhóm II và nhóm III, nên sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, tính toán WQI cuối cùng được áp dụng theo công thức sau:
[ ∑ ∑ ] ⁄ (công thức 3) rong đó:
WQI: Kết quả tính toán đối với thông số nhóm I
WQIV: Kết quả tính toán đối với các thông số nhóm IV WQV: Kết quả tính toán đối với thông số nhóm V
Đối với thủy vực cần chú ý vấn đề ô nhiễm hữu cơ, tính toán WQI với trọng số của nhóm thông số theo Bảng 2.5 (tương ứng Công thức 4)
Bảng 2. 5. Quy định trọng số của các nhóm thông số
Nhóm thông số Nhóm IV Nhóm V Trọng số 2 1 [( ∑ ) ∑ ] ⁄ (Công thức 4)
Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên.
Trọng số
Trọng số được đưa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác nhau đối với chất lượng nước. Trọng số có thể xác định bằng phương pháp
37 delphi, phương pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng của các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương pháp thống kê...
Phân tích đóng góp của các nhóm thông số vào ch số WQI cuối cùng Giá trị WQI phụ của các nhóm thông số càng cao thì ch số WQI cuối cùng càng cao, tuy nhiên WQI cuối cùng còn phụ thuộc vào tương quan giữa các giá trị WQI phụ. Nếu một trong số các nhóm WQI phụ có giá trị rất thấp thì WQI cuối cùng cũng thấp cho dù giá trị của nhóm WQI phụ khác cao. Qua công thức tính WQI có trọng số, ta nhận thấy có một quy tắc là những điểm quan trắc có giá trị WQI cao nhất thì cả 3 nhóm ch số phụ đều cao và đồng đều nhau.
2.3.2.3. Phương pháp so sánh, đánh giá
Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá môi trườngđể so sánh, đánh giá. Bên cạnh đó, WQI sau khi tính toán được có thể được dùng để so sánh với thang đánh giá môi trườngđể thể hiện sự thay đổi theo từng năm hoặc giữa điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối trên một đoạn sông. Nghiên cứu này cũng cố gắng tìm kiếm các mối liên hệ giữa WQI với các điểm xả thải chính trên các dòng sông, kênh rạch hoặc hồ.
Bảng 2. 6. Thang đánh giá môi trƣờngtheo chỉ số WQI
Giá trị
WQI Mức đánh giá chất lƣợng nƣớc Màu
91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển
76 - 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt
nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp Xanh lá cây 51 - 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục
đích tương đương khác Vàng
26 - 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích
tương đương khác Da cam
0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý
trong tương lai Đỏ
Nguồn: uyết định 1460 ngày 19 tháng 11 năm 2019 của ng cục Môi trư ng- Bộ Tài nguyên và Môi trư ng
38
CHƢƠNG 3. ẾT QUẢ NGHI N CỨU V THẢO LUẬN 3.1. Tính toán và đánh giá môi trƣờngtừng thủy vực bằng chỉ số WQI
3.1.1. t quả ph n t ch nước mặt chảy qua thành phố Hải Phòng
Kết quả phân tích nước mặt của các thủy vực thành phố Hải Phòng được thu thập số liệu tại Trung tâm quan trắc môi trường - Sở Tài nguyên Môi trường thành phố Hải Phòng, được trình bày trong các bảng 1,2,3,4,5 và 6 ở phần phụ lục của luận văn này.
Với 24 vị trí tại sông Giá, Rế, Đa Độ, Chanh Dương, Hòn Ngọc, Hệ thống thủy nông Tiên Lãng (được so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A1) và 13 vị trí tại các kênh, hồ, cửa xả (được so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột B1). Tần suất quan trắc môi trườngmặt được chia theo các đợt trong năm, thông thường tháng 3-4, 6, 8-9, 11-12. Số liệu được tính trung bình năm cho các đợt quan trắc.
Thông s pH
Kết quả quan trắc các vị trí từ năm 2014 đến năm 20219 cho thấy thông số pH trong nước mặt đều nằm trong quy chuẩn cho phép đối với cả nguồn cấp nước sinh hoạt và các nguồn khác.
Thông s DO
Kết quả quan trắc thông số DO cho thấy:
- Đối với nguồn cấp nước sinh hoạt: Tất cả các điểm quan trắc đều có giá trị DO đều đạt quy chuẩn 08-MT:2015/BTNMT (cột A1).
- Đối với nguồn nước khác: Tất cả các điểm quan trắc đều có giá trị DO đều đạt quy chuẩn 08-MT:2015/BTNMT (cột B1).
Thông s COD, BOD5
Kết quả quan trắc hai thông số COD, BOD5 giai đoạn 2014 – 2019 cho thấy kết quả quan trắc của 02 thông số này có diễn biến khá tương đồng nhau.
39 nước sinh hoạt cho thành phố cho thấy tại một số điểm quan trắc có giá trị COD và BOD5 vượt ngưỡng giá trị cho phép theo quy chuẩn QCVN 08- MT:2015/BTNMT (cột A1), và cũng vượt cao nhất ở năm 2018.
- Đối với các nguồn nước khác: Kết quả quan trắc trên các kênh hồ, cửa xả cho thấy: tại một số vị trí các giá trị COD, BOD5 vượt ngưỡng giá trị cho phép theo quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1); trong đó có một số điểm quan trắc vượt hơn 3 lần quy chuẩn cho phép, cụ thể: Kết quả quan trắc BOD5 tại điểm NM9 (Kênh Đông Bắc, cửa xả Máy Đèn) năm 2019, NM17 (cửa xả trên công cấm gần nhà máy DAP) năm 2018; kết quả quan trắc COD tại kênh An Kim Hải - cửa xả Hạ Đoạn năm 2018, kênh Tây Nam - cửa xả Vĩnh Niệm năm 2018. Nguyên nhân các vị trí này là nguồn tiếp nhận các nước thải sinh hoạt tập trung từ các khu dân cư nội thành thành phố.
Thông s Amoni, Phosphat
Giống như COD, BOD5, kết quả quan trắc hai thông số Amoni, Photphat có diễn biến khá tương đồng nhau. Giá trị thông số Amoni, Photphat giai đoạn 2014-2019 tại các điểm quan trắc có sự dao động rất lớn.
- Đối với nguồn cấp nước sinh hoạt: Kết quả quan trắc cho thấy một số điểm có Amoni, Photphat vượt QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột A1) như tại sông Chanh Dương và Hệ thống TTN Tiên Lãng.
- Đối với nguồn nước khác: Kết quả quan trắc trên các kênh hồ, cửa xả cho thấy: Hầu hết các điểm quan trắc có giá trị Amoni, Photphat cao hơn ngưỡng cho phép theo quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1); đặc biệt tại một số điểm NM8 (Kênh An Kim Hải – cửa xả Hạ Đoạn) có thông số Amoni vượt khoảng 10 lần, giá trị Photphat năm 2018 vượt 8 lần. Đây chính là các điểm quan trắc nước kênh, hồ trong thành phố do vậy có khả năng ô nhiễm do các hoạt động sinh hoạt của dân cư.
Thông s Coliform
Đối với nguồn cấp nước sinh hoạt: Thông số Coliform tại các vị trí quan trắc nguồn cung cấp nước sinh hoạt đạt quy chuẩn cho phép.
40 hết các kênh hồ, cửa xả; cụ thể kết quả quan trắc năm 2016 tại NM4 (Hồ Tiên Nga) là 1.272.950; năm 2018 tại NM10 (kênh Tây Nam – cửa xả Vĩnh Niệm) là 1.854.667, tại NM12 (sông Cấm, hạ lưu của bãi rác Tràng Cát) là 2.850.600.
3.1.2. T nh toán và đánh giá môi trườngsông bằng chỉ số WQI giai đo n 2014- 2019
3.1.2.1. Sông Giá, Rễ, Đa Độ
- Áp dụng công thức tính toán WQI ở chương II, sau khi tính toán WQI đối với từng thông số, tính toán WQI cuối cùng của từng thủy vực theo từng đợt trong giai đoạn 2014 - 2019 (bảng 3.7 đến bảng 3.19 phần phụ lục), từ đó ta tính được WQI trung bình hàng năm của từng thủy vực như sau:
Bảng 3. 1. WQI trung bình 1 năm của các Sông Giá, Sông Rế, sông Đ Độ gi i đoạn 2014 - 2019 (không có trọng số)
Sông Điểm quan
trắc 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Sông Giá Average 85 83 85 87 86 79 Cống Phi Liệt 87 83 79 79 78 67 Cầu Giá 78 79 88 92 89 81 Đập Minh Đức 89 86 87 88 90 88 Sông R ế Average 83 85 86 83 83 68 Thôn Cữ 86 90 88 84 80 60 Vật Cách 79 83 85 87 79 75 Cầu Rế 1 82 81 84 80 85 37 Quán Vĩnh 80 79 86 79 87 39 Cống Cái Tắt 86 92 89 86 85 37 Sông Đ Đ ộ Average 86 86 88 84 84 74 Cống Trung Trang 91 88 88 78 73 86 Cầu Vàng 80 77 88 91 93 63