5. Những đóng góp mới của đề tài
2.5.4 Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu
+ Phương pháp lấy mẫu nước mặt theo TCVN 6663-1:2011/TCVN 6663-3:2008. + Phân tích mẫu: các chỉ tiêu phân tích gồm: Nhiệt độ, pH, DO, COD, BOD5, N- NO3, N- NO2, N- NH4, P - PO4, Coliform, E.Coli, As, Hg, Pb, Cd.
TT Thông số Phương pháp phân tích Thiết bị
1 Nhiệt độ SMEWW 2550B :2005 Máy đo nhiệt độ : YSI pro 10/pH100A/YSI DO200
2 pH TCVN 6492:2011
Thiết bị đo chất lượng nước đa chỉ tiêu WQC-24 (TOADKK/Nhật bản)
3 DO TCVN 7325:2005
Thiết bị đo chất lượng nước đa chỉ tiêu WQC-24 (TOADKK/Nhật bản)
4 COD SMEWW5220B:2005/SMEWW
5220:2012
Máy phá mẫu DRB 200, máy so màu cầm tay DR 890 (Hach/Mỹ), 5 BOD5 TCVN 6001-1: 2008. Tủ ấm BOD FOC 225E (Velp/ Ý)
6 N - NO3 TCVN 6180:1996
Máy quang phổ hấp thụ phân tử tử ngoại – khả kiến UV-VIS - DR6000 - HACH;
7 N - NO2 TCVN 6178:1996
Máy quang phổ hấp thụ phân tử tử ngoại – khả kiến UV-VIS - DR6000 - HACH;
8 N - NH4 TCVN 6179-1 :1996 Máy quang phổ tử ngoại khả kiến U2900 (Hitachi/Nhật bản).
9 P - PO4 TCVN 6202 :2008 Máy quang phổ tử ngoại khả kiến U2900 (Hitachi/Nhật bản).
10 Tổng Coliform
Phương pháp nhiều ống - Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6187- 2:1996.
Tủ ấm Model: IC402/Yamato-Nhật bản, Nồi hấp tiệt trùng Model: SQ 510/Yamato-Nhật bản, Tủ cấy an toàn sinh học Model: AC2-4E1- Hãng/ESCO-Singapo sản xuất tại Indonesia
11 E.Coli
Phương pháp nhiều ống - Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6187- 2:1996.
Tủ ấm Model: IC402/Yamato-Nhật bản, Nồi hấp tiệt trùng Model: SQ 510/Yamato-Nhật bản, Tủ cấy an toàn sinh học Model: AC2-4E1- Hãng/ESCO-Singapo sản xuất tại Indonesia
12 As PP Phân tích 3125B :2012 Hệ thống quan phổ phát xạ hồ quang plasma ICPMS7700
13 Hg PP Phân tích theo TCVN 7877:2008
Hệ thống quan phổ phát xạ hồ quang plasma ICPMS7700
14 Pb PP Phân tích SMEWW
3125B:2012
Hệ thống quan phổ phát xạ hồ quang plasma ICPMS7700
15 Cd PP Phân tích SMEWW
3125B:2012
Hệ thống quan phổ phát xạ hồ quang plasma ICPMS7700
2.5.5 Phương pháp quan trắc môi trường
Quan trắc chất lượng nước là cơ sở của việc quản lý chất lượng nước. Việc quan trắc sẽ cung cấp thông tin cho phép đưa ra các quyết định có lý trong các vấn đề sau:
- Miêu tả nguồn nước và đặt ra các ưu tiên trong quản lý chất lượng nước. - Phát triển và thực hiện các chương trình quản lý chất lượng nước.
- Đánh giá hiệu quả của các hoạt động quản lý.[30]
Công tác quan trắc môi trường thường bao gồm các bước cơ bản như sau: - Thiết lập kế hoạch quan trắc.
- Thiết lập mạng lưới quan trắc. - Lấy mẫu và đo đạc tại hiện trường. - Phân tích trong phòng thí nghiệm. - Xử lý số liệu.
- Phân tích và đánh giá số liệu. - Viết báo cáo kết quả quan trắc.
Kết quả quan trắc thường được so sánh với chỉ tiêu chất lượng môi trường để đánh giá về mức độ ô nhiễm của môi trường. Hiện nay, kết quả quan trắc đã được sử dụng trong
một số các mô hình tính toán để xây dựng các dự báo về diễn biến môi trường theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội tại địa phương.
Trong quá trình thực hiện đề tài, tác giả đã vận dụng phương pháp như sau:
Đánh giá chất lượng nước mặt thông qua các chỉ tiêu riêng lẻ: Nhiệt độ, pH, DO, COD, BOD5, N- NO3, N- NO2, N- NH4, P - PO4, Coliform, E.Coli, As, Hg, Pb, Cd.
Sử dụng kết quả phân tích các chỉ tiêu trên so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1). Mức độ ô nhiễm của nước phụ thuộc vào giá trị của các chỉ tiêu đánh giá và mức độ đáp ứng của chỉ tiêu đó với các yêu cầu Quy chuẩn cho từng mục đích sử dụng.
2.5.6 Phương pháp chỉ số chất lượng nước Việt Nam VN _WQI
a. Nội dung của phương pháp [8] A. Đánh giá chỉ số chất lượng nước
Chỉ số CLN được tính theo thang điểm (khoảng giá trị WQI) tương ứng với biểu tượng và các màu sắc để đánh giá chất lượng nước đáp ứng cho nhu cầu sử dụng, cụ thể như sau:
Khoảng giá trị WQI Chất lượng nước Màu sắc Mã màu RBG
91 - 100 Rất tốt Xanh nước biển 51;51;225
76 - 90 Tốt Xanh lá cây 0;228;0
51 - 75 Trung bình Vàng 225;225;0
26 - 50 Xấu Da cam 225;125;0
10 - 25 Kém Đỏ 225;0;0
<10 Ô nhiễm rất nặng Nâu 126;0;35
B. Các yêu cầu đối với việc tính toán VN_WQI
1. Yêu cầu đối với số liệu sử dụng để tính toán VN_WQI
- Thiết bị quan trắc phải được kiểm soát chất lượng hệ thống và đo lường theo các quy định của pháp luật.
- Dữ liệu quan trắc được đưa vào tính toán đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ các giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm soát chất lượng số liệu.
- VN_WQI được tính toán riêng cho dữ liệu của từng điểm quan trắc.
- WQISI được tính toán cho mỗi thông số quan trắc, từ giá trị WQISI tính toán giá trị WQI cuối cùng.
- Các thông số được sử dụng để tính VN_WQI được chia thành 05 nhóm thông số, bao gồm các thông số sau đây:
+ Nhóm I : thông số pH
+ Nhóm II (nhóm thông số thuốc bảo vệ thực vật): bao gồm các thông số Aldrin, BHC, Dieldrin, DDTs (p,p’-DDT, p,p’-DDD, p,p’-DDE), Heptachlor & Heptachlorepoxide.
+ Nhóm III (nhóm thông số kim loại nặng): bao gồm các thông số As, Cd, Pb, Cr6+, Cu, Zn, Hg.
+ Nhóm IV (nhóm thông số hữu cơ và dinh dưỡng): bao gồm các thông số DO, BOD5, COD, TOC, N-NH4, N-NO3, N-NO2, P-PO4.
+ Nhóm V (nhóm thông số vi sinh): bao gồm các thông số Coliform, E.coli.
- Số liệu để tính toán VN_WQI phải bao gồm tối thiểu 03/05 nhóm thông số, trong đó bắt buộc phải có nhóm IV. Trong nhóm IV có tối thiểu 03 thông số được sử dụng để tính toán. Trường hợp thủy vực chịu tác động của các nguồn ô nhiễm đặc thù bắt buộc phải lựa chọn nhóm thông số đặc trưng tương ứng để tính toán (thủy vực chịu tác động của ô nhiễm thuốc BVTV bắt buộc phải có nhóm II, thủy vực chịu tác động của kim loại nặng bắt buộc phải có nhóm III).
C. Tính toán giá trị VN_WQI
1. Tính toán WQI thông số (WQISI)
* Đối với các thông số As, Cd, Pb, Cr6+, Cu, Zn, Hg, BOD5, COD, TOC, N-NH4, N-NO2, N-NO3, P-PO4, Coliform, E.Coli, tính toán theo công thức như sau:
WQISI = 𝑞𝑖−𝑞𝑖+1
𝐵𝑃𝑖+1− 𝐵𝑃𝑖(𝐵𝑃𝑖+1 − 𝐶𝑝) + 𝑞𝑖+1 (Công thức 1) Trong đó:
BPi : Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong Bảng 2.3 tương ứng với mức i
BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong Bảng 2.3 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 2.3. 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- NO3 N-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
Bảng 2.4. Quy định các giá trị qi, BPi cho các thông số kim loại nặng (nhóm III)
i qi
Giá trị BPi quy định đối với từng thông số
As Cd Pb Cr6+ Cu Zn Hg mg/l 1. 100 ≤0,01 <0,005 <0,02 ≤0,01 ≤0,1 ≤0,5 <0,001 2. 75 0,02 0,005 0,02 0,02 0,2 1,0 0,001 3. 50 0,05 0,008 0,04 0,04 0,5 1,5 0,0015 4. 25 0,1 0,01 0,05 0,05 1,0 2,0 0,002 5. 10 >0,1 ≥0,1 ≥0,5 ≥0,1 ≥2 ≥3 ≥0,01
Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp của thông số trùng với giá trị BPi đã cho trong bảng, thì xác định được WQI của thông số 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:
DObão hòa = 14,652 - 0,41022T + 0,0079910T 2 - 0,000077774T 3
T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C).
- Tính giá trị DO % bão hòa:
DO%bão hòa = DOhòa tan / DObão hòa*100
DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)
Bước 2: Tính giá trị WQIDO
𝑊𝑄𝐼𝑆𝐼 = 𝑞𝑖+1−𝑞𝑖
𝐵𝑃𝑖+1 −𝐵𝑃𝑖(𝐶𝑝− 𝐵𝑃𝑖) + 𝑞𝑖 (Công thức 2) 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 2.5.
Bảng 2.5. 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 2.5. 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 2.5.
* Đối với thông số pH
Bảng 2.6. 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
qi 10 50 100 100 50 10
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 2.6. Nếu 6 ≤ pH ≤ 8,5, thì WQIpH bằng 100.
* Đối với các thông số nhóm II: Aldrin, BHC, Dieldrin, DDTs, Heptachlor & Heptachlorepoxide
Thông số Giá trị quan trắc (Đơn vị:
µg/l) WQISI Aldrin ≤ 0,1 100 >0,1 10 Benzene hexachloride (BHC) ≤0,02 100 >0,02 10 Dieldrin ≤0,1 100 >0,1 10
Tổng Dichloro diphenyl trichloroethane (DDTs)
≤1,0 100
>1,0 10
Heptachlor & Heptachlorepoxide ≤0,2 100
>0,2 10
2. Tính toán WQI
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)
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
Chú ý : Nếu không có số liệu của nhóm thông số V thì công thức tính toán WQI cuối cùng như sau:
(Công thức 4)
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 2.7 (tương ứng Công thức 5)
Bảng 2.7. Quy định trọng số của các nhóm thông số
Nhóm thông số Nhóm IV Nhóm V
Trọng số 2 1
(công thức 5)
Ghi chú:
Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên.
b. Vận dụng của phương pháp
Các thông số được tính toán gồm 04 nhóm sau: Nhóm I: thông số pH.
Nhóm III (nhóm thông số kim loại nặng): As, Hg, Pb, Cd.
Nhóm IV (nhóm thông số hữu cơ và dinh dưỡng): bao gồm các thông số DO, COD, BOD5, N - NO3, N - NO2, N - NH4, P - PO4.
Nhóm V (nhóm thông số vi sinh): Coliform, E.Coli
Phương pháp tính toán VN_WQI được sử dụng xuyên suốt để đánh giá diễn biến chất lượng nước từ năm 2015 – 2019.
2.5.7 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Phân tích, đánh giá các số liệu sẵn có, các số liệu phân tích được. Tổng hợp các số liệu đó để đưa ra đánh giá chính xác và đầy đủ. Các số liệu thu thập được tập hợp và xử lý trên Microsoft Excel 2016.
Kết quả phân tích nước mặt được so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT và sử dụng để tính toán chỉ số chất lượng nước VN_WQI.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả quan trắc và diễn biến chất lượng nước hồ Yên Trung
3.1.1 Hiện trạng chất lượng nước hồ năm 2019
Kết quả 04 đợt quan trắc nước hồ Yên Trung vào năm 2019 được trình bày chi tiết ở phụ lục 1. Trong nội dung phần này, kết quả quan trắc CLN hồ Yên Trung được trình bày dưới dạng các biểu đồ sau đây:
* Nhóm I:
- pH:
Hình 3.1. Diễn biến giá trị pH trong nước hồ Yên Trung
Ghi chú:
- QCVN 08-MT: 2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt;
- Cột B1: Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2.
- NM1: phía Đông hồ Yên Trung - NM2: phía Tây hồ Yên Trung - NM3: Trung tâm hồ Yên Trung - NM4: phía Nam hồ Yên Trung
Nhận xét: pH biến động không nhiều giữa các điểm và các đợt quan trắc và nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1. 3 4 5 6 7 8 9 10 NM1 NM2 NM3 NM4 pH Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Trên cột B1 Dưới cột B1
* Nhóm III (nhóm thông số kim loại nặng: As, Hg, Pb,Cd)
- As:
Hình 3.2. Diễn biến hàm lượng As trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: Hàm lượng As tại các điểm và các đợt quan trắc rất nhỏ nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1).
- Hg:
Hình 3.3. Diễn biến hàm lượng Hg trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: Hàm lượng Hg tại các điểm và các đợt quan trắc nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B2. - Pb: 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 NM1 NM2 NM3 NM4 As Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Cột B1 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 NM1 NM2 NM3 NM4 Hg Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Cột B1 Cột B2
Hình 3.4. Diễn biến hàm lượng Pb trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: Hàm lượng Pb tại các điểm và các đợt quan trắc rất nhỏ nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1).
- Cd:
Hình 3.5. Diễn biến hàm lượng Cd trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: Hàm lượng Cd tại các điểm và các đợt quan trắc rất nhỏ nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1).
* Nhóm IV (nhóm thông số hữu cơ và dinh dưỡng: DO, COD, BOD5, N-NO3, N-NO2, N-NH4, P-PO4) - DO: 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 NM1 NM2 NM3 NM4 Pb Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Cột B1 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 NM1 NM2 NM3 NM4 Cd Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Cột B1
Hình 3.6. Diễn biến giá trị DO trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: Kết quả quan trắc môi trường tại các điểm và các đợt quan trắc cho thấy hàm lượng ôxy hòa tan có giá trị nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1).
- COD:
Hình 3.7. Diễn biến giá trị COD trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: Nhu cầu ôxy hóa học tại các điểm và các đợt quan trắc có xu hướng tăng dần theo thời gian tuy nhiên vẫn nằm trong GHCP của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1). 0 1 2 3 4 5 6 7 8 NM1 NM2 NM3 NM4 DO Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Cột B1 0 5 10 15 20 25 30 35 NM1 NM2 NM3 NM4 COD Quý I/ 2019 Quý II/ 2019 Quý III/ 2019 Quý IV/ 2019 Cột B1
- BOD5:
Hình 3.8. Diễn biến giá trị BOD5 trong nước hồ Yên Trung
Nhận xét: tương tự như nhu cầu ôxy hóa học thì nhu cầu ô xy sinh hóa tại các điểm