Quy trình chung trong thành lập bản đồ môi trư ng gồm c c bước: 1. Biên tập khoa học.
2. Công tác chuẩn bị.
3. Thu nhận d liệu v chuy n đ môi trư ng. 4. Tổng h p, phân tích và làm giàu d liệu. 5. Biên tập bản đồ.
6. Tạo lập metadata cho bản đồ. 7. Ki m tra, nghiệm thu.
Chương 2
MỤ T ÊU Đ TƯỢNG P ẠM V N UNG P Ư NG P P NG ÊN U
2 1 Mụ tiêu nghiên ứu
Mụ tiêu hung: Bổ sung c sở hoa học cho việc ứng dụng công
nghệ GIS trong công t c quản lý môi trư ng.
Mụ tiêu ụ thể:
Đ nh gi hiện trạng ch t lư ng nước b m t tại hu vực nghi n cứu Thành lập đư c bản đồ đ nh gi ch t lư ng nước m t t đó x c định vùng ô nhiễm ch t lư ng môi trư ng nước m t tại huyện Quốc Oai thành phố Hà ội
Đ xu t giải ph p quản l môi trư ng cho hu vực nghi n cứu.
2 2 Đối tượng, ph m vi nghiên ứu.
Đối tư ng nghi n cứu: Đối tư ng nghi n cứu là ch t lư ng môi trư ng nước m t tại huyện Quốc Oai thành phố Hà ội
Phạm vi nghi n cứu: Nước m t tại huyện Quốc Oai thành phố Hà ội
2 3 Nội dung nghiên ứu
ghi n cứu hiện trạng ch t lư ng nước m t tại huyện Quốc Oai thành phố Hà ội.
ghi n cứu x y dựng bản đồ đ nh gi ch t lư ng môi trư ng nước m t cho huyện Quốc Oai thành phố Hà ội.
Đ xu t giải pháp nâng cao công tác quản lý, bảo vệ môi trư ng cho huyện Quốc Oai, TP Hà Nội.
2 4 Phương pháp nghiên ứu
2.4.1. Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước mặt và công tác quản lý môi trường tại huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội. tại huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội.
2.4.1.1. Phương pháp kế thừa tài liệu: ế th a tài liệu là sử dụng
nh ng tư liệu đư c công bố t c c công tr nh nghi n cứu hoa học c c văn bản mang t nh ph p l nh ng số liệu đi u tra c bản của c c c quan tổ chức có thẩm quy n li n quan đến lĩnh vực nghi n cứu Việc ế th a một c ch chọn lọc nhằm giảm bớt hối lư ng công việc nhưng vẫn đảm bảo ch t lư ng của chuy n đ tốt nghiệp
2.4.1.2. Phương pháp đi u tra, khảo sát th c đ a Phư ng ph p thực
địa nhằm thu thập thông tin, chụp ảnh tư liệu, hoàn chỉnh tư liệu, số liệu, g p gỡ trao đổi với cán bộ và ngư i d n địa phư ng tại c c đi m khảo sát tạo sự liên kết ch t chẽ gi a c sở lý thuyết và thực tiễn t đó rút ra nh ng kết luận nghiên cứu Phư ng ph p thực địa đư c tiến hành làm nhi u đ t, chia thành nhi u tuyến nghiên cứu và lựa chọn c c đi m chìa khóa là nh ng đi m th hiện rõ nét ch t lư ng môi trư ng của khu vực nghiên cứu.
2.4.1.3. Dụng cụ và phương pháp lấy mẫu
a, Dụng cụ lấy mẫu, chứ mẫu
Chuy n đ tiến hành l y mẫu tại các vị tr đ x c định trước trên bản đồ. Các mẫu nước đư c l y và bảo quản theo TCVN 6663-1: 2011, ISO 5667-1: 2006 v “chất lượng nước- lấy mẫu”
Mẫu nước đư c l y bằng dụng cụ l y mẫu hở (chai polyetylen, dung tích 500ml). Chứa mẫu vào chai chai polyetylen, dung tích 500ml
b, Phương pháp và tr nh tự lấy mẫu Phương pháp lấy mẫu:
Phư ng ph p l y mẫu: l y mẫu loạt, theo hệ thống.
Tiến hành l y 20 mẫu tại 20 vị tr đ x c định t trước đ tiến hành phân tích 5 thông số: BOD, COD, TSS, NH4
+
Tại vị tr đư c chọn tiến hành thu thập mẫu nước m t bằng dụng cụ l y mẫu hở (chai polyetylen dung tích 500mL).
Trình tự lấy mẫu:
- Tráng dụng cụ l y mẫu bằng nước tại vị trí l y mẫu 2-3 lần;
- Đứng trên b , dùng cần tre có buộc d y cước gắn với cổ chai l y mẫu. Đưa đến vị trí cách b 2m, tiến hành nh n ch m chai đến vị tr đ nước tràn vào đầy bình.
- Mẫu đư c bảo quản lạnh trong thùng xốp và đư c vận chuy n ngay v phòng thí nghiệm đ tiến hành đo c c chỉ tiêu vật lý, hóa học.
2.4.2.3. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
• á định TSS
L y một th t ch nước x c định lọc qua gi y (khối lư ng gi y trước và sau khi lọc đư c s y hô đến khối lư ng hông đổi ở 105oC) đem c n tr n cân phân tích với sai số ± 0,1mg.
Công thức tính:
TSS = (m2 – m1)*1000/V (mg/L)
Trong đó
V: th tích mẫu nước qua gi y lọc (ml); m2: khối lư ng của gi y cân sau lọc (g); m1: khối lư ng của gi y trước lọc (g).
• Chỉ tiêu BOD5
X c định bằng phư ng ph p pha lo ng mẫu theo TCVN 6001-1995 (ISO 5815- 1989) dựa trên nguyên tắc sau 5 ngày 70- 80% lư ng ch t h u c dễ phân hủy sinh học đ đư c oxy hóa hoàn toàn.
Trình tự phân tích:
Pha loãng hoàn toàn mẫu nước theo một tỷ lệ thích h p bằng một loại nước giàu oxy hoàn tan có chứa các ch t dinh dưỡng, mẫu phân tích sẽ đư c mang ủ trong 5 ngày (trong đi u kiện không có ánh sáng và mẫu hoàn toàn
đầy b nh nút n) Đo gi trị DO trước và sau khi ủ sẽ x c định đư c giá trị BOD5 theo công thức:
BOD5 = (DO5 – DO)*F (mg/L) Trong đó:
DO5: giá trị DO đo đư c sau 5 ngày (mg/l); DOo: giá trị DO đo đư c trước khi ủ (mg/l); F: hệ số pha loãng.
Tiến hành song song với một mẫu trắng sử dụng nước dùng pha lo ng đ ph n t ch
Giá trị BOD5 thực đư c tính bằng công thức: BOD5t = BOD5 mẫu – BOD5 mẫu trắng
ước đư c dùng đ pha lo ng đư c chuẩn bị bằng cách sục oxy vào nước c t sạch đến hi b o h a hàm lư ng DO tối thi u phải đạt 8ml/l(8 mg/l) Sau đó tiến hành bổ sung dung dịch đệm phophat, dung dịch CaCl2 2,75 g/l, MgSO4 22,5 g/l, dung dịch FeCl3 0,25 g/l tỷ lệ cứ 1 l t nước cho 1ml các dung dịch nói trên.
• Chỉ tiêu COD
Đư c x c định bằng phư ng ph p alidicromat theo TCV 6491- 1999 (ISO 6060 – 1989) dựa vào nguyên tắc oxy hóa các ch t h u c thành CO2 và H2O (k cả các ch t h u c dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học).
Trình tự phân tích:
- L y chính xác 2ml mẫu nước cho vào ống COD, thêm 1ml dung dịch K2Cr2O3, 3ml dung dịch Ag2SO4 trong H2SO4 sau đó v n ch t nắp ống COD, cho vào máy nung ở 150oC trong 2 gi rồi l y ra đ nguội;
- Chuẩn độ: chuy n toàn bộ dung dịch trong ống COD sang bình tam giác 100ml sau đó tr ng ống 5 lần, mỗi lần tráng bằng 3ml nước c t. Thêm 3 giọt chỉ thị Feroin rồi chuẩn độ bằng dung dịch (NH4)Fe(SO4)2
cho đến khi dung dịch chuy n màu đỏ thì d ng lại. Ghi lại th t ch đ dùng;
- Làm 2 mẫu trắng theo quy tr nh như tr n nhưng thay th tích mẫu thử bằng nước c t 2 lần.
Công thức tính nồng độ COD: COD = (a-b)*N*8000/2 (mg/l).
Trong đó:
N : nồng độ đư ng lư ng của dd Fe2+ (dlg/l); a : th tích dd Fe2+ chuẩn độ mẫu trắng (ml);
b : th tích dung dịch Fe2+ chuẩn độ mẫu phân tích (ml). • Chỉ tiêu NH4+
Dùng phư ng ph p so màu quang điện sử dụng m y so màu quang điện UV- VIS speetro II của Mỹ.
a, Nguyên lý củ phương pháp:
Thông số NH4+ đư c phân tích theo TCVN 4563-88. Amoniac trong môi trư ng ki m phản ứng với thuốc thử Nestle tạo thành phức có màu t vàng đến nâu, phụ thuộc vào hàm lư ng amoniac có trong nước Phư ng tr nh phản ứng:
NH4+ + 2K(HgI4) + 4KOH NH2Hg2IO + 7I + 3H2O + K+
b, Trình tự phân tích:
Lọc 10ml nước phân tích cho vào b nh định mức 50ml. Thêm 2ml dung dịch Silenet, 2ml dung dịch estle trong môi trư ng axit Sau đó định mức đến vạch đ i vài phút rồi mang đi so màu
c, Xây dựng đường chuẩn:
Lần lư t l y các th tích 0; 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2,5; 5; 10; 25; 50ml dung dịch chuẩn NH4
+
nồng độ 0 01 mg/ml vào b nh định mức 50ml. Thêm 2ml dung dịch silinet, 2ml dung dịch Nestle rồi định mức đến vạch, lắc đ u sau đo đem đi so màu
d, Tính toán k t quả: Công thức tính NH4 +: Cpt × Vsm = Co × Vo Trong đó: Cpt là nồng độ NH4 +
đo đư c trên máy (mg/l);
Vsm là th tích mẫu nước mang so màu (th t ch b nh định mức) (ml); Co là nồng độ N trong mẫu nước phân tích (mg/l);
Vo là th tích mẫu nước mang phân tích. e, Chuẩn bị hóa ch t
- Dung dịch chuẩn gốc 0 1 mg/ml pha trong 1 l t: c n 0 3821g NH4Cl h a tan và định mức đến 1000ml nước c t trong b nh định mức (dung dịch 1);
- Dung dịch sử dụng 0 01 mg/ml pha trong 500ml: l y 50ml dung dịch (1) định mức đến 500ml bằng b nh định mức 500ml;
- Dung dịch atri ali tactrat 50% (dung dịch Seignetle) H a tan 100g muối atri ali tactrat trong 100ml nước c t 2 lần;
- Dung dịch etle: c n 9g HgCl2 và 15g I h a tan trong 500ml nước c t Cho vào 40g aOH hu y cho tan đ lắng vài ngày rồi gạn dung dịch trong vào b nh màu n u rồi dùng
Chỉ tiêu Coliform
Định lư ng coliform bằng phư ng ph p MP ((Most Probable Number)
a. Nguyên lý củ phương pháp
Phư ng ph p MP dựa trên nguyên tắc xác su t thống kê sự phân bố VSV trong c c độ pha loãng khác nhau của mẫu.
b. Dụng cụ và thi t b
Cpt× Vsm VO CO =
- Tủ s y h i nóng đ khử trùng khô và một nồi h p áp lực.
- Tủ m ho c b đi u nhiệt, có th đi u chỉnh đư c ở nhiệt độ ho c 350C ± 0.50C, ho c 370C ± 0.50C.
- Tủ m ho c b đi u nhiệt, có th đi u chỉnh đư c ở nhiệt độ ho c 440C ± 0.250C, ho c 44.50C ± 0.250C.
- Que c y v ng đèn cồn
- Pipet tự động có dung tích 1ml và 10ml - Ống nghiệm thuỷ tinh
- Ống durham
- B nh đựng nước c t
c. Hóa chất
- Dịch pha lo ng đ tạo n n c c độ pha loãng của mẫu thử - Môi trư ng nuôi c y Canh thang lactoza
- Thuốc thử ovac đ thử indol
- Thuốc thử oxidaza đ dùng cho phép thử oxidaza d. Trình tự phân tích
- Chuẩn bị các ống nghiệm có chứa môi trư ng thích h p cho sự tăng trưởng của đối tư ng VSV cần định lư ng
- C y một th tích chính xác dung dịch mẫu ở 3 nồng độ pha loãng bậc 10 liên tiếp
- Đem ống nghiệm ủ ở đi u kiện thích h p
- Quan sát các bi u hiện chứng minh sự phát tri n của VSVcần ki m định
- Ghi nhận số lư ng các ống nghiệm dư ng t nh ở t ng độ pha loãng - Tra bảng Mac Crady đ suy ra mật độ VSV
2.4.2. Nghiên cứu xây d ng bản đồ chất lượng nước mặt cho huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội.
Đ tài sử dụng c c phư ng ph p sau:
2.4.2.1. Phương pháp thống kê, thu thập dữ liệu a. Dữ liệu
Dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt
D liệu đư c lưu tr dưới dạng file excel bao gồm 1 file tọa độ quan trắc và 1 bộ d liệu quan trắc ch t lư ng nước của phòng tài nguyên và môi trư ng huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội năm 2017
ảng 2 1 Thông tin th nh phần dữ liệu
Tên d liệu Mô tả
NM Ký hiệu mẫu
Vị trí l y mẫu Tên t ng vị trí quan trắc
X Tọa độ X
Y Tọa độ Y
BOD Oxi sinh học (Biochemical (Biological)(mg/l) COD Oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand)(mg/l) TSS Tổng ch t rắn l lửng (Total Specific Solutions) NH4
+
Ammonium
Bản đồ n n
b. Bản đồ v trí quan trắc
ảng 2 2 Vị trí á điểm qu n trắ TT Ký hiệu
mẫu Vị trí lấy mẫu
Tọ độ
X Y
1 NM1 Sông Tích tại xã Phú Cát 560.210 2.319.421
2 NM2 Hồ Cửa Khẩu x Đông Xu n 556.205 2.319.780
3 NM3 Hồ Đồng Am xã Phú Mãn 555.570 2.317.650
4 NM4 Sông Tích tại xã Hòa Thạch 561.649 2.317.891
5 NM5 Hồ Gò Trại x Đông Y n 561.610 2.316.963
6 NM6 nh mư ng thị tr n Quốc Oai 566.475 2.321.511 7 NM7 nh tưới tiêu xã Thạch Thán 565.740 2.321.131 8 NM8 nh tưới tiêu xã Ngọc Mỹ 565.030 2.321.143 9 NM9 nh tưới ti u x ghĩa Hư ng 563.599 2.319.682 10 NM10 Hồ Đại Đồng xã Tuyết ghĩa 561.354 2.320.202 11 NM11 Sông Tích tại xã Liệp Tuyết 561.837 2.321.424 12 NM12 nh tưới tiêu xã Ngọc Liệp 562.576 2.321.856 13 NM13 Hồ Xóm Mới x Phư ng Cách 568.811 2.325.132
14 NM14 Hồ ong Tr x Sài S n 568.032 2.325.852
15 NM15 Sông Đ y tại x Đại Thành 574.174 2.319.450
16 NM16 Sông Đ y x Tân Phú 572.308 2.320.541
17 NM17 Sông Đ y x T n H a 571.328 2.320.180
18 NM18 Sông Đ y x Cộng Hòa 570.802 2.320.772
19 NM19 Sông Đ y x Đồng Quang 569.389 2.320.911
2.4.2.4. Phương pháp xây d ng bản đồ
Đ thành lập đư c bản đồ ch t lư ng nước m t, luận văn sử dụng phần m m ArcGIS và phư ng ph p nội suy Inverse Distance Weight – IDW: Đ y là phư ng ph p nội suy đ n giản nh t; là phư ng ph p đư c sử dụng phổ biến nh t trong các chức năng ph n t ch của GIS. Phư ng ph p IDW x c định giá trị của c c đi m chưa biết bằng cách tính trung bình trọng số khoảng cách các giá trị của c c đi m đ biết giá trị trong vùng lân cận của mỗi pixel. Nh ng đi m càng c ch xa đi m cần tính giá trị càng ít ảnh hưởng đến giá trị tính to n c c đi m càng gần thì trọng số càng lớn.
Phư ng ph p nội suy định lư ng khoảng c ch ngư c cho rằng mỗi đi m đầu vào có nh ng ảnh hưởng cục bộ làm rút ngắn khoảng c ch Phư ng ph p này tác dụng vào nh ng đi m ở gần đi m đang x t h n so với nh ng đi m ở xa. Số lư ng c c đi m chi tiết, ho c t t cả nh ng đi m nằm trong vùng bán nh x c định có th đư c sử dụng đ x c định giá trị đầu ra cho mỗi vị trí.
Trọng số của mỗi điểm được tính theo công thức sau:
Trong đó:
Z0 : giá trị ước tính của biến z tại đi m i. Zi : giá trị mẫu tại đi m i.
D1 : khoảng c ch đi m mẫu đ ước t nh đi m.
N: hệ số x c định trọng lư ng dựa trên một khoảng cách.
(Nguồn: Yousefali Ziary, Hormoz Safari, 2007) Các bước trong xây dựng bản đồ chất lượng nước mặt gồm:
ước 1: Tiến hành thu thập số liệu thứ c p v ch t lư ng nước tại các
đi m quan trắc.
ước 2: Xây dựng bản đồ n n bao gồm: địa giới hành ch nh đư ng
giao thông, hệ thống các sông hồ …
ước 3: Nội suy các chỉ ti u môi trư ng, các ch t gây ô nhiễm bằng
thuật toán nghịch đảo khoảng cách có trọng số (IDW)
ước 4: So sánh với QCVN 08:2015/BTNMT v ch t lư ng nước m t
và đưa ra nhận xét
ước 5: Phân vùng ch t lư ng nước ước 6: Biên tập thành lập bản đồ.
ước 7: Đ xu t các giải pháp trong công tác quản lý.
Hình 2.3: Tiến trình xây dựng bản đồ chất lượng nước mặt D liệu quan trắc Tọa độ các đi m quan trắc Bản đồ n n Xây dựng c sở d liệu
Nội suy ch t lư ng