CHƯƠNG 2 LUẬN CHỨNG CHO SỰ CẦN THIẾT QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG
2.3. Luận chứng xây dựng mạng lưới quan trắc
2.3.2. Quan trắc về chất lượng nước mặt
Tiêu chuẩn chất lượng nước được qui định đưa vào mục tiêu sử dụng. Chất lượng môi trường nước tự nhiên được đánh giá qua:
- Đặc điểm các yếu tố vật l ý (độ đục, chất rắn, phóng xạ, màu, nhiệt độ), nồng độ các chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh trong nguồn nước.
- Thành phần và trạng thái quần thể của thủy sinh trong nước.
- Do việc xác định các thành phần hóa, lý được thực hiện tin cậy, ổn định với độ chính xác cao nên các tổ chức môi trường quốc tế và các quốc gia đều sử dụng các thông số hoá, lý để qui định các tiêu chuẩn chất lượng nước.
Thành phần thủy sinh do ít biến đổi tức thời khi chất lượng nước thay đổi và thường có sai số lớn giữa các cơ quan quan trắc, phương pháp quan trắc nên chưa có tiêu chuẩn qui định mà chỉ thường được xem xét bổ sung, đặc biệt là các loại thủy sinh nhạy cảm với sự thay đổi chất lượng nước và ô nhiễm nước (thủy sinh chỉ thị).
2.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước tự nhiên:
Tài nguyên nước được quyết định bởi 2 yếu tố:
- Khối lượng nước thoả mãn nhu cầu sử dụng ngày càng tăng cao do việc tăng dân số, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ.
- Chất lượng nước thoả mãn yêu cầu của từng mục tiêu sử dụng: nước sinh hoạt, thủy sản và du lịch…
Theo chu trình thủy văn, khối lượng nước ở qui mô toàn cầu không thay đổi mà chỉ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, vùng này tới vùng khác tuỳ theo điều kiện môi trường. Trong khi đó, chất lượng nước ngày càng suy giảm do việc tăng dân số, tăng nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt, sản xuất công nông nghiệp, dịch vụ và suy giảm thực vật che phủ. Chất lượng nước là yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến đời sống sinh vật, sức khoẻ con người và sản xuất.
Các nguồn gốc chủ yếu gây ô nhiễm nước các kênh rạch, sông, hồ, biển là:
- Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, bệnh viện, cơ quan, trường học.
- Nước thải công nghiệp từ cơ sở sản xuất công nghiệp và dịch vụ.
- Nước chảy tràn do mưa, lũ, lụt từ vùng nông nghiệp, công nghiệp, khu dân cư đưa vào nguồn nước.
- Nước mưa cuốn theo các tác nhân ô nhiễm không khí đưa vào nguồn nước.
- Chất thải rắn chứa hoá chất, dầu mỡ, vi trùng từ sinh hoạt và công nghiệp.
Việc kiểm soát, khống chế và quản lý ô nhiễm nguồn nước đối với nguồn điểm là tương đối đơn giản. Trong khi đó đối với các nguồn như nước mưa chảy tràn, lũ lụt… thì việc kiểm soát, khống chế và quản lý là hết sức khó khăn do không thể xác định chính xác nguồn gốc, vị trí, qui mô lan truyền các tác nhân ô nhiễm. Với lý do trên, một hệ thống quan trắc chất lượng nước với mạng lưới các trạm cố định đo đạc, thu mẫu, phân tích và xử lý số liệu cần được xây dựng cho mỗi quốc gia, khu vực hoặc toàn cầu.
2.3.2.3. Mục tiêu quan trắc môi trường nước
Mục tiêu quan trắc môi trường nước là nhằm đánh giá chất lượng các thành phần môi trường, xem xét mức độ ô nhiễm, khả năng sử dụng các thành phần môi trường và thu thập số liệu phục vụ quản lý môi trường. Các mục tiêu cụ thể của quan trắc môi trường gồm:
- Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường trên quy mô quốc gia, phục vụ việc xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường.
- Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường của từng vùng trọng điểm được quan trắc để phục vụ các yêu cầu tức thời của các cấp quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường.
- Cảnh báo kịp thời các diễn biến bất thường hay các nguy cơ ô nhiễm, suy thoái môi trường.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường phục vụ việc lưu trữ, cung cấp và trao đổi thông tin trong phạm vi quốc gia và quốc tế.
Công tác quan trắc môi trường nước nhằm các mục tiêu sau đây:
- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước khu vực/ địa phương bao gồm nước mặt, nước ngầm.
- Đánh giá mức độ phù hợp các tiêu chuẩn cho phép của nước thải.
- Đánh giá diễn biến chất lượng môi trường nước theo thời gian.
- Cảnh báo sớm các hiện tượng ô nhiễm nguồn nước.
- Theo các yêu cầu khác của công tác quản lý môi trường khu vực/địa phương.
2.3.2.4. Lựa chọn điểm – trạm quan trắc chất lượng nước mặt:
a. Phân loại trạm quan trắc chất lượng môi trường nước
*. Các loại trạm
Các trạm quan trắc chất lượng môi trường nước dựa trên các mục tiêu quan trắc được phân thành 3 loại trạm:
- Trạm tác động: đánh giá tác động của các hoạt động do con người gây ra đối với chất lượng nước và đánh giá khả năng sử dụng nước theo các mục đích khác nhau.
- Trạm cơ sở: xác định chất lượng nước về mặt bản chất tự nhiên hoặc nguồn nước từ nước ngoài đưa vào lãnh thổ quốc gia.
- Trạm xu hướng: xác định xu hướng thay đổi chất lượng nước ở các trạm.
Ngoài ra, để theo dõi các nguồn ô nhiễm và đường đi của các chất độc hại đặc biệt khi có sự cố môi trường, ta có thể thực hiện bằng trạm tác động hoặc trạm cơ sở tuỳ thuộc vào chất độc hại có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên.
*. Đặc điểm các loại trạm - Trạm cơ sở:
Các trạm cơ sở được đặt tại khu vực không bị ảnh hưởng trực tiếp của nguồn ô nhiễm. Các trạm này thường được xây dựng để đánh giá mức độ cơ sở của các thông số tự nhiên và để kiểm soát các tác nhân ô nhiễm nhân tạo.
- Trạm tác động:
Các trạm tác động được đặt tại khu vực bị tác động của con người và khu vực có các nhu cầu nước riêng biệt. Có bốn loại trạm tác động phục vụ cho các nhu cầu sử dụng nước:
+ Nước uống: trạm được đặt tại gần điểm thu nước thô vào nhà máy nước.
+ Nước thủy lợi: trạm được đặt tại điểm lấy nước cho thủy lợi.
+ Nước thủy sản: trạm được đặt tại giữa vùng nuôi hoặc bảo vệ thủy sản.
+ Nước được sử dụng đa mục đích: trạm được đặt tại nơi lấy nước sử dụng.
- Các trạm xu hướng:
Các trạm xu hướng được đặt ở vị trí đặc biệt để đánh giá xu hướng thay đổi chất lượng nước ở qui mô toàn cầu. Các trạm này cần đại diện cho một vùng rộng có nhiều
loại hình hoạt động của con người. Số trạm này rất hạn chế.
b. Lựa chọn vị trí đặt trạm
Sau khi đã xác định về vị trí đặt các trạm cơ sở, trạm tác động, trạm xu hướng, việc lựa chọn chính xác vị trí đặt trạm còn phải dựa vào nhiều yếu tố thực tế mới đảm bảo đánh giá chính xác chất lượng nước. Các yếu tố đó là:
- Tính đại diện: Mẫu nước cần phải đại diện cho đặc trưng về chất lượng nước
của khu vực nghiên cứu. Chất lượng nước phụ thuộc vào lưu lượng, sự xáo trộn và tầng nước. Các mẫu nước cần có độ đồng nhất ở từng mặt cắt trạm thu mẫu. Do đó cần phải thu mẫu nước ở nhiều điểm (gần bờ trái, giữa dòng, gần bờ phải) và thu mẫu ở các độ sâu khác nhau.
Để kiểm tra độ đồng nhất cần xác định tại hiện trường các thông số như EC (độ dẫn điện), DO (oxy hoà tan), pH, nhiệt độ. Việc kiểm tra độ đồng nhất cần thực hiện lặp lại ở mỗi thời điểm quan trắc và lấy mẫu.
- Đo lưu lượng:Việc bố trí trạm quan trắc chất lượng nước kết hợp với các trạm
thủy văn là cần thiết, các thông số quan trắc ngoài các thông số về chất lượng nước cần kết hợp với thông số lưu lượng tức thời của dòng chảy. Việc đo lưu lượng là để tính toán tải lượng các thông số ô nhiễm đi qua mặt cắt.
- Khoảng cách tới phòng thí nghiệm: Thời gian chuyển mẫu từ trạm về phòng
thí nghiệm đủ ngắn sao cho các thông số cần phân tích không thay đổi thành phần và nồng độ. Do vậy, khoảng cách từ trạm đến phòng thí nghiệm cần được tính đến khi thiết kế mạng lưới trạm.
2.3.2.5. Lựa chọn thông số chất lượng nước:
Việc đánh giá diễn biến chất lượng nước, nhất là đánh giá tác động của sự cố ô nhiễm nguồn nước cần phải được thực hiện qua 3 thành phần tạo nên đặc trưng chất lượng môi trường nước:
- Thủy văn, - Thành phần thủy hoá, - Thành phần thủy sinh.
Để đánh giá chất lượng nước và dự báo diễn biến ô nhiễm nước, không thể đo đạc tất cả các thông số thủy văn, hoá, lý, sinh vật mà phải chọn các thông số đặc trưng, đang được công nhận và sử dụng trong các tài liệu quốc tế. Các thông số được lựa chọn để quan trắc chất lượng môi trường phải phù hợp với quy mô và mục đích của
chương trình quan trắc, khả năng phân tích môi trường và khả năng tài chính của đơn vị. Các thông số thường được chọn để đánh giá chất lượng nước gồm các thông số sau:
- Thông số thủy văn:
- Lưu tốc (m/s), mực nước (m), lưu lượng (m3/s).
- Thông số hoá lý:
Các thông số cơ bản (phục vụ mục đích quan trắc đa mục tiêu):
- Nhiệt độ, độ đục, độ trong, độ màu.
- pH, DO (Oxy hoà tan), độ mặn, chất rắn lơ lửng, độ dẫn điện, CO2
- NH4+, NO3-, PO43-, tổng P, tổng N - BOD5, COD, TOC
- Tổng Fe, HCO3-
, Cl-, SO42-, Ca2+, Na+, dầu mỡ - Một số kim loại nặng thường gặp: Zn, Hg, Cd, Cr, Pb
Các thông số chọn lọc để quan trắc theo chuyên đề:
- Quan trắc sự axit hoá: pH - Quan trắc xâm nhập mặn: EC, độ mặn - Quan trắc sự phú dưỡng: NH4+
, NO3-, Tổng N, Tổng P, DO, Chlorofill.
- Quan trắc ô nhiễm do kim loại nặng: các kim loại đặc thù đối với nguồn ô nhiễm.
- Quan trắc ô nhiễm do dầu mỡ: dầu mỡ, DO.
- Quan trắc ô nhiễm do hoá chất bảo vệ thực vật: hoá chất bảo vệ thực vật đặc thù.
- Quan trắc nước thủy lợi: độ mặn, tỉ số hấp thụ Natri (SAR), Bo, một số hoá chất độc đối với cây trồng.
Trong trường hợp đánh giá tác động của ô nhiễm đến hệ sinh thái nước ta cần quan trắc bổ sung các thông số thủy sinh sau đây:
- Động vật đáy không xương sống - Phiêu sinh thực vật.
Trong quá trình quan trắc, các chỉ tiêu phân tích cần được xem xét và đánh giá, nếu chúng ổn định và không vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì có thể giảm bớt để tiết kiệm chi phí.
2.3.2.6. Chu kỳ và tần suất lấy mẫu
Chu kỳ lấy mẫu quan trắc chất lượng môi trường nước phụ thuộc vào từng loại
khu vực nước và tính chất đặc biệt của nó.
Tần suất lấy mẫu là số mẫu cần phải lấy trong một chu kỳ nhất định. Tuỳ thuộc vào yêu cầu của công tác quản lý môi trường, đặc điểm nguồn nước… mà xây dựng tần suất lấy mẫu thích hợp. Việc quyết định tần suất đo đạc chỉ nên được thực hiện sau khi xem xét các cơ hội đo đạc ở nhiều tần số khác nhau cũng như tính hợp lý có thể thực hiện. Chi phí cho việc thu thập dữ liệu tại các tần suất đo đạc khác nhau cũng cần được xem xét. Khi có những thay đổi theo chu kỳ hay thường xuyên, cần thiết kế khoảng thời gian đủ ngắn giữa hai lần lấy mẫu liên tiếp để phát hiện được sự thay đổi.
Tần số thu mẫu càng dày độ chính xác của việc đánh giá diễn biến chất lượng và ô nhiễm nước càng cao. Trong thực tế, do hạn chế về nhân lực, thiết bị, kinh phí ở tất cả các quốc gia, tần số thu mẫu ở các trạm giám sát nước đều được quy định ở mức có thể chấp nhận được.
2.3.2.7. Phương pháp lấy mẫu
a. Nguyên tắc chung:
Lấy mẫu là một khâu rất quan trọng để nhận được chính xác các thông tin về môi trường. Sai sót trong việc lấy mẫu sẽ ảnh hưởng đến kết quả quan trắc. Mục tiêu của việc lấy mẫu là chọn một phần thể tích mẫu đủ nhỏ để vận chuyển được và xử lý trong phòng thí nghiệm mà vẫn đảm bảo thể hiện và đại diện được chính xác thành phần các chất tại địa điểm lấy mẫu.
Tùy thuộc vào mục đích lấy mẫu để phân tích lý hoá học hay để phân tích vi sinh, đặc điểm nguồn nước mà lựa chọn phương pháp lấy mẫu thích hợp. Ngoài ra, lựa chọn phương pháp lấy mẫu phù hợp còn tuỳ thuộc vào mục tiêu chất lượng, khả năng vật tư, thiết bị và dụng cụ…
Phương pháp lấy mẫu có thể thực hiện theo tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), tiêu chuẩn quốc tế (ISO) hoặc các tổ chức khác (EPA, APHA…) hoặc theo các tài liệu hướng dẫn sử dụng có kèm theo thiết bị lấy mẫu cần thiết.
Mẫu lấy phải đáp ứng được các yêu cầu của chương trình lấy mẫu, xử lý mẫu và đủ để phân tích. Cần lựa chọn mẫu tại các vùng mà ở đó chúng khá đồng nhất về thời gian và không gian (nghĩa là tránh những tình huống khi lấy mẫu có sự sai lệch về thời gian hoặc không gian mà dẫn đến sự sai lệch kết quả). Những nơi không thể làm được điều đó cần phải có sự chú ý đặc biệt để có được mẫu đại diện.
b. Các dạng mẫu
- Mẫu đơn: Là loại mẫu lấy tại các địa điểm và thời điểm cụ thể, chỉ đại diện
cho thành phần của nguồn tại thời điểm và địa điểm đó. Khi nguồn có thành phần khá đồng đều theo mọi hướng và ít thay đổi theo thời gian thì cách lấy mẫu đơn có thể đại diện cho cả khu vực nguồn đó.
- Mẫu tổ hợp: Có ba loại mẫu tổ hợp là mẫu tổ hợp theo thời gian, không gian
và mẫu tổ hợp theo dòng chảy/lưu lượng.
+ Mẫu tổ hợp theo thời gian: bao gồm những mẫu đơn có thể tích bằng nhau và được lấy ở những khoảng thời gian bằng nhau trong chu kỳ lấy mẫu. Mẫu tổ hợp thời gian dùng để nghiên cứu chất lượng trung bình của dòng nước.
+ Mẫu tổ hợp theo không gian: bao gồm những mẫu đơn có thể tích bằng nhau và được lấy đồng thời ở các địa điểm khác nhau. Mẫu tổ hợp theo không gian dùng để nghiên cứu chất lượng trung bình theo mặt cắt ngang hay mặt cắt dọc của dòng nước.
+ Mẫu tổ hợp theo lưu lượng: lưu lượng và đặc tính của nước thải thay đổi theo thời gian, do đó để xác định tải lượng ô nhiễm người ta hay sử dụng mẫu tổ hợp theo lưu lượng. Mẫu tổ hợp theo lưu lượng là hỗn hợp của các mẫu đơn tại các khoảng thời gian bằng nhau nhưng theo tỉ lệ với lưu lượng của dòng thải.
Đối với tất cả các loại mẫu tổ hợp, thể tích của từng mẫu đơn không nhỏ hơn 50ml. Để mang tính đại diện, thể tích của mẫu đơn thông thường dao động trong khoảng 200ml đến 300ml.
c. Lấy mẫu nước sông, hồ
Khi lấy mẫu cho mục đích xác định nền chất lượng nước sông thì điểm lấy mẫu có thể là một cái cầu thông thường, hoặc ở dưới một nguồn xả, hoặc dưới một nhánh sông để cho nước trộn đều nhau trước khi đến điểm lấy mẫu.
Khi nghiên cứu tác động của một dòng nhánh tới chất lượng nước trong một vùng dòng chính, cần ít nhất hai điểm lấy mẫu, một ở vùng thượng lưu của chỗ rẽ nhánh và một đủ xa về phía hạ lưu để bảo đảm trộn lẫn hoàn toàn. Khoảng cách cần để trộn lẫn theo chiều nằm ngang phụ thuộc vào khúc ngoặt và thường là nhiều km.
d. Bảo quản, vận chuyển và giao mẫu
- Bảo quản mẫu
Cần lưu ý rằng số liệu phân tích sẽ không có giá trị nếu việc bảo quản mẫu không được thực hiện đúng đắn. Quy định về bảo quản mẫu nước cho các mục đích
phân tích khác nhau được nêu trong bảng sau:
Bảng 2.3: Qui định về bảo quản mẫu nước
TT Thông số phân tích Chai
đựng Điều kiện bảo quản Thời gian bảo
quản tối đa
1 Asen PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
2 BOD PE Lạnh 4oC 4 giờ
3 Bo PE Lạnh 4oC 6 tháng
4 Cadmi PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
5 Canxi PE Lạnh 4oC 7 ngày
6 Carbamat (thuốc bảo vệ
thực vật) TT
H2SO4 pH<4, 10g
Na2SO4 Mẫu chiết ngay
7 Cacbon vô cơ PE Lạnh 4oC 24 giờ
8 Cacbon hữu cơ PE Lạnh 4oC 25 giờ
9 Cabon, hạt PE
Lọc bằng phễu GF/C,
lạnh 4oC 6 tháng
10 Chì PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
11 Chlorophyll (chất diệp lục)
Dĩapetri nhựa
Lọc bằng phễu GF/C, lạnh - 20oC 6 tháng
12 Clorua PE Lạnh 4oC 7 ngày
13 Coban PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
14 COD PE Lạnh 4oC 24 ngày
15 Crôm PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
16 Flo PE Lạnh 7 ngày
17 Hydrocacbon clo hoá
(thuốc bảo vệ thực vật) TT Lạnh 4oC 7 ngày
18 Kali PE Lạnh 4oC 7 ngày
19 Kẽm PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
20 Magiê PE Lạnh 4oC 7 ngày
21 Mangan PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng
22 Natri PE Lạnh 4oC 7 ngày
23 Nhôm PE 2 ml HNO3 đặc/1 mẫu 6 tháng