V PGS, TS Hoàng Thị Lĩnh
phương phÁp nghiên Cứu
rộng rãi trên thế giới và bước đầu được ứng dụng tại các lưu vực sông ở Việt Nam. Nghiên cứu thực hiện trên lưu vực sông Cầm, tỉnh Quảng Ninh trong thời gian 2011 - 2012 cho phép tính tốn chỉ số CLN WQI dựa trên 10 thơng số chất lượng. Phương pháp WQI tổng quát cũng được áp dụng trên số liệu quan trắc 2006 - 2012 nhằm đánh giá diễn biến chất lượng sông. Kết quả nghiên cho thấy, nước sơng Cầm đang có dấu hiệu gia tăng mức độ ô nhiễm, đặc biệt là từ những năm 2011 - 2012 do các cơ sở sản xuất công nghiệp xả thải vào sông. WQI là công cụ phù hợp phục vụ cho quản lý nhà nước trong tận dụng tối đa các số liệu quan trắc theo thời gian nhằm đánh giá diễn biến CLN sông và cấp phép xả nước thải vào nguồn nước.
Although assessment of freshwater quality of freshwater quality using water quality index (WQI) has been widely used in the world, it has been recently applied in the river basins in Vietnam. Research on the Cam River Basin, Quang Ninh province during 2011- 2012 allows water quality index calculated based on 10 quality parameters. General WQI method is also applied on 2006-2012 monitoring data to assess changes in quality of the river. The results show that the river Cam has signs of increasing levels of pollution, especially from 2011 to 2012 due to industrial wastewater discharge into the river. WQI proved to be a suitable tool for managing the monitoring data over time to assess changes in water quality of rivers and for licensing discharge of wastewater into water sources.
i. Mở đầu
trên địa bàn huyện đơng triều, tỉnh quảng ninh sơng Cầm có giá trị lớn đối với việc cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, bảo tồn đời sống sinh vật, phát triển giao thơng thủy và điều hịa nước về mùa mưa. sơng Cầm cịn có hệ sinh thái đa dạng, trong đó có lồi giun nhiều tơ (rươi), cáy và cá ngần là các loài đặc hữu và có giá trị dinh dưỡng và mang lại nguồn lợi thủy sản khá cao trong vùng. Thời gian gần đây, Cln sơng có chiều hướng suy giảm và được coi là nguyên nhân của việc giảm sút nguồn lợi thủy sản. từ năm 2012, một số dự án, cơ sở sản xuất cơng nghiệp hình thành và đi vào hoạt động dọc hai bên bờ sông Cầm hiện bắt đầu xả nước thải vào nguồn nước sông Cầm và gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến Cln sông.
sông Cầm nằm trong chương trình quan trắc thường xuyên của tỉnh quảng ninh từ nhiều năm qua [1]. tuy nhiên việc đánh giá Cln sông Cầm theo phuơng pháp truyền
thống thông qua việc quan trắc Cln và so sánh với quy chuẩn việt nam (qCvn) đối với nước mặt đang được áp dụng chưa thể hiện được rõ nét các diễn biến Cln theo thời gian, cũng như theo không gian.
phương pháp đánh giá Cln thông qua chỉ số Cln Wqi cho phép tổng hợp các thông số Cln sông thành một chỉ số duy nhất để đánh giá diễn biến Cln sông [2,3,4]. nghiên cứu ứng dụng phương pháp Wqi để đánh giá sự thay đổi theo thời gian của Cln sơng Cầm, trên cơ sở đó có thể đưa ra các chính sách quản lý phù hợp để bảo vệ chất lượng thủy vực.
ii. đối tưỢng Và
phương phÁp nghiên Cứu Cứu
2.1. địa điểm và đối tượng nghiên cứu nghiên cứu
nghiên cứu được thực hiện trên lưu vực sông Cầm, huyện đông triều, tỉnh quảng ninh. đây là một trong bốn sông lớn nhất của tỉnh quảng ninh gồm sông diễn vọng,
sông tiên Yên, sông ka long và sơng Cầm. trong đó sơng Cầm nằm giữa huyện đông triều, tỉnh quảng ninh và đóng vai trị quan trọng trong sự phát triển kinh tế của huyện (hình 1). Các điểm nghiên cứu (8 điểm) được bố trí từ phía thượng nguồn (sC1) xuống hạ nguồn (sC8) phản ánh tình trạng và ảnh hưởng tại các vị trí khác nhau của dịng sơng.
VHình 1. Lưu vực sơng Cầm trên địa bàn huyện Đông Triều
2.2. phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Thu thập, xử lý và phân tích mẫu tích mẫu
để đánh giá diễn biến Cln sông Cầm trong nhiều năm, nghiên cứu đã tham khảo kết quả quan trắc môi trường thường xuyên trên sông Cầm của tỉnh quảng ninh từ năm 2006 đến 2010 với tần suất quan trắc: 1 lần/1 năm (tháng 5-6) với các thông số: nhiệt độ, ph, do, bod5, Cod, n-nh4. [1]
trong hai năm (2011 - 2012), nghiên cứu đã thực hiện quan trắc trên lưu vực sông Cầm với sự mở rộng về tần suất quan trắc (3 tháng/1
lần) và các thông số quan trắc: nhiệt độ, ph, do, độ đục, tss, bod5, Cod, p-po4, Coliform.
Các mẫu nước sông được lấy mẫu, xử lý và phân tích trong phịng thí nghiệm đạt chuẩn vilas của trung tâm quan trắc và phân tích mơi trường, tỉnh quảng ninh (vilas 396). Các mẫu nước được lấy và bảo quản theo các tiêu chuẩn tCvn 5992, 5993, 5994, 5996:1995 (tương ứng với iso 5667-2,3,4,6: 1991). Các chỉ tiêu được phân tích theo tiêu chuẩn quy định tại phịng thí nghiệm đã được cấp chứng nhận vilas cho các thông số cần xác định.
2.2.2. Phương pháp tính tốn chỉ số WQI chỉ số WQI
Chỉ số Cln Wqi là một cơng cụ tốn học được sử dụng để tập hợp một số lượng lớn dữ liệu, thông tin về Cln thành một số duy nhất [5]. Wqi cung cấp thông tin đơn giản, dễ hiểu và có tính tổng qt cho các cơ quan quản lý tài nguyên nước quyết định về chất lượng và khả năng sử dụng của một thủy vực nào đó. phương pháp tính tốn chỉ số Cln Wqi được thực hiện theo hướng dẫn của tổng cục môi trường (vEa) tại quyết định số 879/qđ-tCmt.
trong đó:
Wqia: giá trị Wqi đã tính tốn với 5 thơng số bod5, Cod, n - nh4, p - po4, tổng Coliform. Wqib: giá trị Wqi tính tốn đối với 2 thơng số tss, độ đục.
Wqic: giá trị Wqi tính tốn với thơng số tổng Coliform. Wqiph: giá trị Wqi tính tốn với thơng số ph.
quy trình tính tốn các Wqi thành phần được hướng dẫn cụ thể trong [6]. giá trị Wqi sau khi tính tốn sẽ được làm tròn thành số nguyên.
do các đợt quan trắc 2006 - 2010 khơng có đủ các thơng số cần thiết để tính tốn Wqi theo phương pháp của vEa, nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tính toán Wqi tổng quát (kannel) đối với các kết quả quan trắc nhằm đánh giá được diễn biến Cln sông theo thời gian từ 2006 - 2012.
trong đó:
n là tổng số các tham số sử dụng trong tính tốn
Ci là giá trị của tham số i (chỉ số phụ) sau khi chuẩn hoá (bảng 1): Các chỉ số phụ thực hiện bằng cách chuyển đổi từng tham số theo tỷ lệ từ 0 đến 100 dựa trên đường cong chỉ số phụ xác định bằng thực nghiệm kết hợp với các mơ hình tốn học áp dụng trong hóa học [7].
pi là trọng số tương ứng cho mỗi một thông số được đánh giá dựa trên mức độ ảnh hưởng của chúng đến môi trường sinh thái. tầm quan trọng của các thơng số hóa học này đến đời sống thủy sinh được đánh giá bằng trọng số (bảng 1). giá trị trọng số này có khoảng từ 1-4 [8].
bảng 1. Các chuẩn số biến đổi và trọng số sử dụng trong tính tốn Wqi [8]
Thơng số Đơn vị (Pi) Ci
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 pH - 1 7 7-8 7-8.5 7-9 6.5-7 6-9.5 5-10 4-11 3-12 2-13 1-14 TSS mg/l 4 <20 <40 <60 <80 <100 <120 <160 <240 <320 <400 >400 DO mg/l 4 >=7.5 >7 >6.5 >6 >5 >4 >3...5 >3 >2 >=1 <1 PO4P ugP/l 1 <25 <50 <100 <200 <300 <500 <750 <1000 <1500 <=2000 >2000 NH4N mgN/l 3 <0.01 <0..05 <0.1 <0.2 <0.3 <0.4 <0.5 <0.75 <1 <=1.25 >1.25 BOD5 mg/l 3 <0.5 <2 <3 <4 <5 <6 <8 <10 <12 <=15 >15 COD mg/l 3 <5 <10 <20 <30 <40 <50 <60 <80 <100 <=150 >150 Coliform MPN/100ml 3 <50 <500 <103 <2.103 <3.103 <4.103 <5.103 <7.103 <10.103 <14.103 >14.103 Độ đục NTU 2 <5 <10 <15 <20 <25 <30 <40 <60 <80 <=100 >100
Chất lượng thủy vực được đánh giá theo hệ thống phân loại Cln trong khoảng 0 - 25 là chất lượng rất kém, 26 - 50 (kém), 51 - 75 (trung bình), 76 - 90 (tốt) và 91 - 100 (rất tốt) và được đánh giá phù hợp để phục vụ các mục đích sử dụng nước khác nhau [7].
iii. Kết quả Và thảo Luận
3.1. Giá trị tính tốn WQI trong 2 năm (2011 - 2012)
kết quả tính tốn Wqi theo phương pháp của vEa được biểu diễn trên hình 2.
VHình 2. Biểu đồ CLN sơng Cầm dựa trên tính tốn WQI theo phương pháp VEA (rất tốt với WQI>90, tốt với WQI=76- 90, trung bình với WQI=50-75)
kết quả quan trắc hai năm (2011 - 2012) cho thấy, nhìn chung Cln sơng Cầm là tốt, tuy nhiên đến năm 2012 có dấu hiệu suy giảm mạnh. sự suy giảm này cũng phản ánh đúng thực trạng từ đầu năm 2012, một số cơ sở sản xuất công nghiệp ven sông Cầm đã bắt đầu đi vào hoạt động và thải nước thải vào lưu vực
sông. ảnh hưởng chủ yếu đến Cln là suy giảm do và gia tăng giá trị các thông số như tss, bod, Cod, nh4+-n. tuy giá trị các thông số này vẫn nằm trong khoảng cho phép của qCvn08-2008 (loại b), nhưng sự suy giảm đồng loạt của tất cả các thông số đã làm giảm đáng kể giá trị của chỉ số Wqi tại các điểm quan
trắc. kết quả cho thấy, chỉ số Cln tổng hợp Wqi cho phép đánh giá tổng quát hơn diễn biến và xu thế thay đổi Cln.
việc tính tốn chỉ số Wqi theo phương pháp tổng quát của kannel cho thấy có sự khác biệt khi tính tóan chỉ số Wqi theo 2 phương pháp (hình 3)
VHình 3. So sánh giá trị WQI cho CLN sơng Cầm tính tốn theo 2 phương pháp của VEA và phương pháp tổng quát (Kannel)
sự khác biệt này là do các giá trị chuẩn hóa của Wqi thành phần đối với phương pháp tổng quát kannel có phần nghiêm ngặt hơn so với phương pháp của vEa, đặc biệt với các chỉ tiêu bod5, do, ph và Coliform. phương pháp tổng quát đánh gía chỉ số phụ của các chỉ tiêu này đều thấp hơn chỉ số phụ theo phương pháp của vEa. xem xét ví dụ với bod, theo phương pháp kannel, khoảng đánh giá chỉ số phụ với bod là 0 - 15mg/l, theo đó chỉ số phụ Wqi (theo bod) = 0 nếu bod5>15mg/l. trong khi đó, phương pháp tính tóan của vEa có khoảng đánh giá chỉ số phụ với bod là 0 - 50mg/l. như vậy với cùng giá trị Cln, phương pháp tổng quát kannel cho chỉ số Wqi phụ thấp hơn so với phương pháp
tính tốn của vEa. bên cạnh đó chỉ số phụ theo phương pháp tổng qt khơng tính cho từng điểm cụ thể mà được quy về giá trị thấp hơn tròn chục gần nhất. khoảng đánh giá chỉ số phụ theo phương pháp tổng quát kannel xây dựng trên cơ sở nghiên cứu ảnh hưởng của Cln đến đời sống thủy sinh, trong khi phương pháp vEa đưa ra khoảng đánh giá chỉ số phụ trên cơ sở qCvn về Cln mặt. do đó đánh giá theo phương pháp tổng quát kannel nghiêm ngặt hơn nhiều so với phương pháp của vEa dẫn đến chỉ số Wqi tính theo phương pháp tổng quát luôn thấp hơn khi tính theo phương pháp của vEa. mặt khác đánh giá mức độ tương quan giữa giá trị Wqi và các thông số Cln cho thấy các thông số đóng vai trị quan trọng
hơn trong tính tốn giá trị Wqi là po4-p (r=--0,89), nh4-n (r=-0,87), do (r=0,76), Cod (r=0,62). đây là các thơng số thường xun có mặt trong các chương trình quan trắc chất lượng thủy vực và cũng được dùng để tính tốn Wqi tổng qt.
3.2. Diễn biến CLN sông Cầm giai đoạn 2006 - 2012 giai đoạn 2006 - 2012
do các kết quả quan trắc Cln sông Cầm giai đoạn 2006 - 2010 khơng đủ thơng số tính tốn Wqi theo phương pháp của vEa,vì vậy tính tốn theo phương pháp của kannel được áp dụng với toàn bộ số liệu để đánh giá diễn biến. đối với các kết quả năm 2011 - 2012, lựa chọn số liệu quan trắc vào đợt 2 (tháng 6) để tính tốn. kết quả tổng hợp được trình bày trên biểu đồ hình 4.
VHình 4. Diễn biến CLN sơng Cầm từ 2006 - 2012 dựa trên WQI (Chất lương tốt với WQI=76-90, chất lượng trung bình với WQI=50-75)
kết quả tính tốn nghiên cứu cho thấy có sự suy giảm rõ rệt Cln sơng Cầm trong vịng 6 năm qua. trong thời gian từ 2006 đến 2011, tuy chất lượng nước nhìn chung vẫn ở mức tốt, tất các chỉ tiêu quan trắc như bod5, Cod, nh4-n, po4-p, tss, độ đục đều đạt tiêu chuẩn a2 - qCvn 08:2008/btnmt về Cln mặt. tuy nhiên kết quả tính tốn Wqi thể hiện rõ rệt sự suy giảm chất lượng theo từng năm. đến năm 2012, Cln sông Cầm đã rơi xuống mức trung bình do các tác động từ hoạt động khai thác và sản xuất công nghiệp dọc theo dịng sơng cho thấy tác động rõ rệt của hoạt động công nghiệp đến chất lượng thủy vực.
3.3. Thảo luận chung
kết quả nghiên cứu cho thấy khơng có sự thay đổi Cln sông Cầm dọc theo chiều dòng chảy. do các điểm quan trắc được lựa chọn đều là những điểm ở gần các nguồn ô nhiễm với mục đích đánh giá tác động của hoạt động sản xuất đến Cln sông. tuy nhiên việc thiếu hụt điểm nền làm cho việc kết luận về nguyên nhân suy giảm chất lượng chưa đủ thuyết phục. trong chương trình quan trắc tiếp theo kiến nghị bổ sung thêm điểm nền, có chất lượng tốt và không chịu bất kỳ tác động ô nhiễm nào.
so với các năm từ 2006 - 2009, thì năm 2010, 2011 và 2012 Cln sơng Cầm có xu thế suy giảm mạnh. bắt đầu từ năm 2010 một số nhà máy bắt đầu được thi công và đi vào hoạt động từ năm 2012 tại hai bên bờ sông Cầm. trong thời gian tới, sau khi hàng loạt các cơ sở công nghiệp hai bên bờ sông đi vào hoạt động, nguy cơ ô nhiễm nước sông sẽ ngày càng gia tăng, các cơ quan quản lý cần có giải pháp cụ thể ngăn chặn nguy cơ gây ô nhiễm và phá hủy hệ sinh thái dịng sơng.
Chỉ số Cln Wqi là công cụ đánh giá rất có hiệu quả. tuy nhiên cơng cụ này cần phải được xây dựng có tính linh hoạt để đáp ứng yêu cầu quản lý tại địa phương. phương pháp tính tốn hiện tại ban hành theo quyết định số 879/qđ-tCmt đã bao gồm được cả 10 thông số quan trọng thể hiện đặc tính chất lượng các thủy vực nước ngọt và có tính tổng qt. tuy nhiên phương pháp này đã bộc lộ nhiều điểm hạn chế trong khi áp dụng thực tế do yêu cầu phải có đủ 10 thơng số khi tính tốn. đối với các trạm quan trắc địa phương không tiến hành đầy đủ cả 10 thông số hoặc các đợt quan trắc do lý do khách quan không thực hiện đủ thì khơng thể tính tốn được giá trị. trong những trường hợp đó, cần cân nhắc áp dụng phương pháp tổng
qt trong q trình tính tốn để có thể có những đánh giá kịp thời. ngồi ra, cần có nghiên cứu cụ thể hơn để có thể đưa ra các ngưỡng đánh giá chỉ số phụ phù hợp hơn với điều kiện thủy vực ở việt nam.