Lựa chọn mạng điểm quan trắc:
Vị trí các điểm quan trắc được lựa chọn dựa trên cơ sở dự báo ảnh hưởng của các nguồn thải và quá trình phát tán các chất ơ nhiễm vào nguồn nước mặt trên dịng chính của sơng Đá Bạc. Bên cạnh đó, mạng điểm quan trắc cũng đại diện cho lưu vực sông Đá Bạc đoạn chảy qua thành phố ng Bí. Đây cũng là cơ sở đánh giá, so sánh chất lượng nước và mức độ ảnh hưởng của các cơ sở cơng nghiệp đến lưu vực sơng. Để có được chuỗi số liệu liên tục theo thời gian, vị trí điểm lấy mẫu được xác định dựa trên vị trí các điểm lấy mẫu trên sông Đá Bạc thực hiện quan trắc từ năm 2017đến Quý II/2020.
Do điều kiện nghiên cứu và kinh phí cịn hạn chế nên đề tài chỉ tập trung tìm hiểu và phân tích các thơng số phục vụtính WQI cơ bản.
Tiến hành quan trắc môi trường nước sông đảm bảo được: - Mục tiêu của chương trình quan trắc;
- Đáp ứng được mục đích sử dụng số liệu, thời gian, tần suất và thành phần các thông số quan trắc;
Trước khi tiến hành quan trắc môi trường nước, tác giả đã khảo sát thực tế kết hợp với nghiên cứu tài liệu thu thập được về lưu vực sông Đá Bạc trên địa bàn thành phố, sau đó tiến hành thiết kế chương trình quan trắc và lập kế hoạch cụ thể về phương tiện, nhân lực, và kinh phí phù hợp với mục tiêu, tần suất và thời gian quan trắc. Các điểm quan trắc gồm:
+ NM1 (tọa độ: 21000’20’’N; 106041’12”E): sông Đá Bạc đoạn giáp ranh giữa thành phố ng Bí và Hải Phịng. Tiếp nhận nước thải từ nhà máy cơ khí Quảng Trung và nước thải sinh hoạt của khu dân lân cận.
+ NM2 (tọa độ: 20059’53”N; 106043’15”E): Đoạn hợp lưu của các nhánh sông nhỏ thuộc phường Phương Nam với sông Đá Bạc. Tiếp nhận nước thải từ nhà máy xi măng Lam Thạch và và một số cơ sở khai thác đá làm vật liệu xây dựng phường Phương Nam, khu dân cư tập trung, sản xuất nông nghiệp.
+ NM3 (tọa độ: 20059’55”N; 106043’08”E): Đoạn hợp lưu của sông Sinh, sông Uông với sông Đá Bạc. Tiếp nhận nước thải từ nhà máy nhiệt điện ng Bí và các khu đơ thị tập trung (khu trung tâm đô thị của thành phố), sản xuất nơng nghiệp.
Thời gian quan trắc:
Để có cơ sở đánh giá chất lượng môi trường nước thành phố ng Bí, tác giả đã tham khảo kết quả quan trắc môi trường hiện trạng tỉnh Quảng Ninh và số liệu quan trắc khác về môi trường nước mặt của thành phố ng Bí, do Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường thực hiện từnăm 2017 đến 2020.
Số liệu được hồi cứu từ năm 2017 đến 2019, tần suất quan trắc: 4 lần/1 năm.
Bảng 2.3: Thời gian và thông số quan trắc C N sông từ n m 2017 đến 2020
Năm Thời gian Thông số
2017
Qúy I
Nhiệt độ, pH, DO, BOD5, COD, TSS, độ đục, Fe, N-NH4, P-PO4, T- N, T-P, dầu mỡ, coliform Quý II Quý III Quý IV 2018 Qúy I Quý II Quý III Quý IV 2019 Qúy I Quý II Quý III Quý IV 2020 Qúy I Quý II
2.3 Nội Dung nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp số liệu về đặc tính sơng Đá Bạc và chất lượng môi trường nước từ năm 2017 – 2020.
- Thống kê các nguồn thải vào sông Đá Bạc.
- Tiến hành quan trắc chất lượng nước sông trong thời gian quý I và quý II năm 2020.
- Tính tốn giá trị WQI dựa trên các số liệu thu thập và số liệu quan trắc. - Đánh giá chất lượng môi trường nước thông qua chỉ số WQỊ
- Đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Đá Bạc.
2.4 Phƣơng pháp xây dựng WQI
2.4.1 Phương pháp lấy mẫu
- Lấy mẫu nước theo TCVN 6663 - 6: 2008.
+ Phương pháp đo nhanh tại hiện trường: đo nhanh các thông số pH, nhiệt độ, độđục, DỌ
Bảng 2.4. Thiết bịđo các thông số hiện trường
STT Thông số Thiết bịđo nhanh
1 Nhiệt độ Bút đo pH và nhiệt độ HI-98127 Hanna
2 pH Bút đo pH và nhiệt độ HI-98127 Hanna
3 Độđục Thiết bịđo chất lượng nước đa chỉ tiêu cầm tay
4 DO Thiết bịđo chất lượng nước đa chỉ tiêu cầm tay
+ Bảo quản mẫu: mỗi điểm lấy mẫu lấy 3 chai mẫu: 1 chai bảo quản bằng H2SO4, 1 chai bảo quản bằng HNO3 và chai cịn lại khơng bảo quản. Cụ thể:
Bảng 2.5. Phương pháp bảo quản
STT Thông số Dụng cụ
đựng mẫu Bảo quản Thời gian bảo
quản
1 TSS Chai nhựa Lạnh 1-5˚C 48h
2 COD Chai nhựa H2SO4 đậm đặc 1 tháng
3 BOD5 Chai nhựa Lạnh 1-5˚C. Bảo quản tối 24h 4 NH4+ Chai nhựa H2SO4 đậm đặc 1 tháng 5 PO43- Chai nhựa Lạnh 1-5˚C 1 tháng 6 Coliform Chai nhựa Lạnh 1-5˚C 8h 7 T - N Chai nhựa Lạnh 1-5˚C 1 tháng 8 T - P Chai nhựa Lạnh 1-5˚C 1 tháng
2.4.2 Phương pháp phân tích mẫu
- Phương pháp phân tích: phân tích tính chất hóa lý của mẫu nước, xác định các thông số TSS, COD, BOD, NH4+,NO3-, PO43-, Coliform, Fe, T – N, T – P.
Bảng 2.6. Phương pháp phân tích các thơng số trong phịng thí nghiệm
STT Thơng số Phƣơng pháp phân tích (TCVN/SMEWW) 1 TSS SMEWW 2540D:2012 2 COD SMEWW 5220:2012 3 BOD5 TCVN 6001-1:2008 4 NH4+ TCVN 6179-1:1996 5 PO43- TCVN 6202:2008 6 Coliform TCVN 6187-2:1996 7 T - N TCVN 6638:2000 8 T - P TCVN 6638:2000
2.4.3 Phương pháp đánh giá chất lượng nước
ạ Phương pháp xây dựng chỉ số chất lượng nước
Đề tài sử dụng WQI do Tổng cục Môi trường ban hành để đánh giá chất lượng môi trường (ban hành theo quyết định số 1460/QĐ-TCMT) nước của sơng Đá Bạc. Quy trình tính tốn và sử dụng WQI được thực hiện theo Sổ tay hướng dẫn tính tốn chỉ số chất lượng nước (chi tiết tại Phụ lục 3) gồm các bước sau:
Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường nước lục địa (số liệu đã qua xử lý).Trong đó, Các thơng số được sử dụng để tính WQI gồm: pH, TSS, độ đục, DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N – NH4, P – PO4, Coliform. Số liệu quan trắc được đưa vào tính tốn đã qua xử lý, đảm bảo loại bỏ các giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm sốt chất lượng số liệụ
Bước 2: Tính tốn WQI thơng số
WQI thơng số (WQISI) được tính tốn cho các thơng số BOD5, COD, N –
NH4, P – PO4, TSS, Độ đục, Tổng Coliform theo công thứcnhư sau:
WQISI =
( )
Trong đó:
+ BPi: nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 2.5 tương ứng với mức ị
+ BPi+1: nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy
định trong bảng 2.5 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 đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1
+ Cp: giá trị của thơng số quan trắc được đưa vào tính tốn.
Bảng 2.7: Bảng quy định các giá trị qi, BPi
i qi
Giá trị BPi quy định đối với từng thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) N-NH4 (mg/l) P-PO4 (mg/l) Độ đục (NTU) TSS (mg/l) Coliform (MPN/100ml) 1 100 ≤4 ≤10 ≤0,1 ≤0,1 ≤5 ≤20 ≤2500 2 75 6 15 0,2 0,2 20 30 5000 3 50 15 30 0,5 0,3 30 50 7500 4 25 25 50 1 0,5 70 100 10.000 5 1 ≥50 ≥80 ≥5 ≥6 ≥100 ≥100 ≥10.000
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 thơng số chính bằng giá trị qi tương ứng.
Tính thơng số WQI đối với thơng số DO (WQIDO) thơng qua giá trị DO% bão hịạ
(1): Tính tốn giá trị DO bão hịạ
DObão hịa = 14,652 – 0,41022 T + 0,009910 T2– 0,000077774 T3
T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (0C). Tính giá trị DO% bão hịa:
+ DOhòa tan: giá trị DO quan trắc được (mg/l).
(2): Tính giá trị WQIDO
( )
Trong đó:
CP: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+!, qi, qi+!: là giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong bảng 2.6.
Bảng 2.8: Bảng 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 1 25 50 75 100 100 75 50 25 1
Nếu giá trị DO% bão hịa ≤ 20 thì WQIDO = 1
Nếu 20 < DO% bão hịa < 80 thì WQIDO được tính theo cơng thức 2.2 và sử dụng bảng 2.6.
Nếu 88 ≤ DO% bão hịa ≤ 112 thì WQIDO = 100
Nếu 112 < DO% bão hịa < 200 thì WQIDO được tính theo cơng thức 2.1 và sử dụng bảng 2.5.
Nếu giá trị DO% bão hòa ≥ 200 thì WQIDO = 1 Tính giá trị WQI đối với thông số pH
Bảng 2.9: Bảng 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
Nếu giá trị pH ≤ 5,5 thì WQIpH = 1
Nếu 5,5 < pH< 6 thì WQIpH được tính theo cơng thức 2 và sử dụng bảng 2.3.
Nếu 6 ≤ pH ≤ 8,5 thì WQIpH = 100
Nếu 8,5 < pH< 9 thì WQIpHđược tính theo công thức 1 và sử dụng bảng 2.3 Nếu giá trị pH ≥ 9 thì WQIpH = 1
- Bước 3: Tính tốn WQI
Sau khi tính tốn WQI đối với từng thơng số nêu trên, việc tính tốn WQI được áp dụng theo công thức sau:
[ ∑ ∑ ] 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.
- Bước 4: So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính tốn với bảng đánh giá
Sau khi tính tốn WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước đểso sánh, đánh giá, cụ thể như sau:
Bảng 2.10: So sánh chỉ số chất lượng nước
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 tốt cho mục đích nước sinh hoạt nhưng cần các biện
pháp xử lý 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 thơng thủy và các mục đích tương đương
khác Da cam
b. Phương pháp đối sánh
Đề đảm bảo mức độ tin cậy của các kết quả đánh giá theo WQI của tổng cục, đề tài còn sử dụng HCM –WQI cải tiến của tác giả Lê Trình để đối sánh.
Trong đố thơng số và trọng số đóng góp của từng thơng số được xác định theo bảng 2.9
Bảng 2.11: Thơng số và trọng số đóng góp wi của phương pháp HCM – WQI
TT HCM –WQI
Nhóm thơng số Thơng số lựa chọn Trọng số đóng góp
1. Thông số vật lý SS 0,07 2. Độđục 0,12 3. Thơng số hố học pH 0,08 4. DO 0,19 5. BOD5 0,14 6. COD 0,09 7. Tổng N 0,11 8. TổngP 0,08 9. Dầumỡ 0,04
10. Thông số sinh học T.Coliform 0,08
Tổng wi 1,00
(Nguồn:Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ Chí Minh)
Các phương trình xác định chỉ số phụ qi đối với các thông số được xây dựng như sau [5]: Độđục (y): y = 105,73e-0,0168x TSS (y): y = 0,0011x2 – 0,6468x + 101,36 pH (y): y = 0,416x4 – 11,609x3 + 110,15x2 – 409,46x + 539,31 DO (y): y = -0,7061x2 + 17,179x + 3,7855 BOD5 (y): y = 0,0068x2 – 2,1089x + 100,34
COD (y): y = 0,0039x2 – 1,157x + 94,001
Tổng N (y): y = 0,1213x2 – 8,318x + 99,233
Tổng P (y): y = -14,443 Ln(x) + 33,146
Dầumỡ (y): y = -19,082 Ln(x) + 3,9124
Tổng Coliform (y): y = - 8,899 Ln(x) + 132,04
Cơng thức tính: Trong mơ hình này áp dụng công thứcdạngtổng của NSF – WQỊ
∑
Tác giả sử dụng 2 mơ hình này để đánh giá chất lượng nước sông Đá Bạc của thành phố ng Bí. Kết quả cụ thể sẽ được trình bày tại chương 3.
8 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN C U VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá diễn biến CLN theo kết quả quan trắc môi trƣờng nƣớc
3.1.1 Đánh giá hiện trạng C N sông Đá Bạc n m 2020
Kết quả 2 đợt quan trắc nước sông Đá Bạc vào năm 2020 được trình bày chi tiết ở phụ lục 1. Trong nội dung phần này, kết quả quan trắc CLN sơng Đá Bạc được trình bày dưới dạng các biểu đồsau đây:
- pH: