TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC HIỆN LUẬN VĂN

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC HIỆN LUẬN VĂN

2.1

Hình 2. 1. Sơ đồ Tiến trình thực hiện luận văn - Tổng quan tài liệu, kinh nghiệm của các nghiên cứu trước

- Từ kết quả nội dung trên Thu thập số liệu quan

trắc Môi trường

Các tài liệu hướng dẫn tính toán liều tiếp nhận, liều tham chiếu, phơi nhiễm và

nguy hại

Điều tra dịch tể học hiện trạng sức khỏe;

thu thập số liệu thống kê bệnh tật

Tính tỉ số rủi ro, tỉ số nguy hại

Các loại bệnh thường gặp của người dân

Ô nhiễm môi trường sinh thái

Những bệnh liên quan đến ô nhiễm môi trường

Đánh giá, giải thích kết quả Biện pháp giảm thiểu Thu thập dữ liệu thứ cấp

Phương pháp thống kê từ bệnh viện đa khoa Thị xã Dĩ An và

trạm xá khu công nghiệp

Khảo sát bằng bảng hỏi người dân

Phương pháp đánh giá đơn yếu tố, đánh giá

qua chỉ số ô nhiễm

Phương pháp đánh giá rủi ro của US – EPA Phương pháp đánh giá rủi ro

sinh thái

Phương pháp sơ đồ của hệ quả

2.2.

- Nội dung 1: Hiện trạng phát triển công nghiệp, kinh tế - xã hội và diễn biến chất lượng môi trường trên địa bàn thị xã Dĩ An.

+ Sử dụng phương pháp khảo sát thực địa, thu thập tài liệu thứ cấp: xin số liệu từ Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Dương, Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Dĩ An, Ban quản lý các khu công nghiệp, Số liệu kinh tế - xã hội từ niên giám thống kê Bình Dương, …

- Nội dung 2: Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường trên địa bàn thị xã Dĩ An.

+ Sử dụng phương pháp đánh giá chất lượng môi trường theo từng thông số ô nhiễm (đơn yếu tố):

Môi trường không khí: áp dụng quy chuẩn 05:2013/BTNMT.

Môi trường nước mặt: áp dụng quy chuẩn 08:2008/BTNMT.

Môi trường nước ngầm: áp dụng quy chuẩn 09:2008/BTNMT.

+ Sử dụng phương pháp đánh giá chỉ số chất lượng nước mặt WQI theo quyết định 879/QĐ-TCMT ngày 1/7/2011 của Cục Kiểm soát ô nhiễm, Tổng cục Môi trường:

Các thông số ô nhiễm tham gia tính toán chỉ số WQI bao gồm: nhiệt độ, pH, COD, DO, N-NH3, TSS, độ đục.

Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số, việc tính toán WQI được áp dụng theo công thức sau:

3 / 2 1

1 5

1 2

1 5

1

100 a a b b c

pH WQI WQI WQI

WQI WQI

(1) Trong đó:

WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4

WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục WQIc: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform

WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH.

Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên.

Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau :

Bảng 2. 1. Bảng đánh giá chất lượng nướcmặt

Giá trị WQI Mức đánh giá chất lượng nước mặt Màu

91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển 76 – 90 Sử dụng cho mục đích cấp 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 thông thủy và các mục đích tương đương khác

Da cam

0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

Đỏ

+ Sử dụng phương pháp chỉ số ô nhiễm nước ngầm GWQI của Cục kiểm soát ô nhiễm [16] :

GWQIi= (2) Trong đó:

Ci,j: nồng độ chất ô nhiễm i thực tế trong nước ngầm tại điểm j

j: là chỉ số đánh số các điểm quan trắc môi trường, j = 1, 2... n, của khu vực nghiên cứu.

: là nồng độ tối đa cho phép đối với chất ô nhiễm i theo tiêu chuẩn/quy chuẩn môi trường quốc gia 05

GWQIi là chỉ số ô nhiễm nước ngầm.

GWQI = x ( (3)

Trong đó:

ki là trọng số của các chất ô nhiễm trong mẫu nước ngầm.

là tổng trọng số của các chất ô nhiễm.

Sau khi tính toán được GWQI, chỉ số ô nhiễm được đánh giá như sau:

* Môi trường nước ngầm có chất lượng tốt: GWQI ≤ 50;

* Môi trường nước ngầm không bị ô nhiễm: 50 <GWQI ≤ 100;

* Môi trường nước ngầm bị ô nhiễm: 100 <GWQI ≤ 200;

* Môi trường nước ngầm bị ô nhiễm nặng: 200 <GWQI ≤ 300;

* Môi trường nước ngầm bị ô nhiễm rất nặng: GWQI> 300;

+ Sử dụng phương pháp đánh giá toàn diện mờ:

Áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng môi trường toàn diện mờ dựa trên mô hình toàn diện mờ của các tác giả Trung quốc [35], [36]. Sơ đồ các bước đánh giá tổng quát như sau:

Hình 2. 2. Sơ đồ các bước tiến hành phương pháp đánh giá toàn diện mờ Các bước đánh giá bao gồm các bước cơ bản như sau:

Bước 1: Xác định mục tiêu và tiêu chí đánh giá

Các tiêu chí đánh giá đánh giá rủi ro bao gồm các thông số : U = (BOD, COD, DO, các kim loại nặng…) (tương ứng u1 = BOD, u2 = COD, u3 = DO).

Hình 2. 3. Sơ đồ mục tiêu đánh giá rủi ro và các thông số tham gia đánh giá Bước 2: Xác định ma trận tiêu chuẩn đánh giá

Các tiêu chuẩn đánh giá QCVN 08:2008/BTNMT.

Mục tiêu đánh giá môi trường

BOD COD DO pH TSS t0 er…

Các giá trị đo đạc tại các điểm quan trắc BƯỚC 1

Xác định mục tiêu và tiêu chí đánh giá U

BƯỚC 2 Xác định tiêu chuẩn

đánh giá V

BƯỚC 3

Xác định dạng hàm thuộc (hàm thành viênf(ci))

BƯỚC 4

Xây dựng ma trận mờ R

BƯỚC 6 Đánh giá kết luận

BƯỚC 5

Xây dựng vectơ trọng số w

Bảng 2. 2. Một số chỉ tiêu cơ bản theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

Chỉ tiêu/Tiêu chuẩn B2 B1 A2 A1

BOD (mg/L) 25 15 6 4

COD (mg/L) 50 30 15 10

DO (mg/L) 2 4 5 6

Xếp loại chất lƣợng Xấu Trung Bình Khá Tốt

Nguồn: QCVN 08:2008/BTNMT Bước 3: Xây dựng hàm thành viên (Membership function)

Công thức chung của hai hàm thành viên và đồ thị như sau:

1

1 1

1 1

1 2

2

2 2

2 2

2

a , a a

1, b

( ) a

, b a

a

0, a

A

alkhg

fgmsnfgn

x x b

b

x b f x

x x

b

x

Đồ thị hàm thành viên dạng bậc thang 0,

, ,

( )

, ,

0,

A

x a x a

x a m m a

f x

b x

x m b b

x b

m b b

b b

Đồ thị hàm thành viên dạng tam giác

Hình 2. 4. Mối liên hệ đại số và hình học của các trường hợp tính hàm thành viên trong đánh giá toàn diện theo thuật toán fuzzy

Ví dụ: đối với 4 tiêu chuẩn đánh giá V=(V1, V2, V3, V4), với V1 và V4 là tiêu chuẩn ở tiệm cận ngoài (hoặc rất tốt, hoặc rất xấu). Dạng đồ thị tổng quát của phương pháp đánh giá toàn diện mờ đối với một tiêu chí như sau:

0 1 fA(x)

b x m a

a1 b1 a2 b2

0 1 fA(x)

x

Hình 2. 5. Dạng đồ thị tổng quát của phương pháp đánh giá toàn diện mờ Trong đó:

ci: giá trị thực tế của 1 tiêu chí đánh giá tại một điểm quan trắc (ví dụ: cBOD=10) f(ci): giá trị hàm thành viên của ci khi áp dụng công thức hàm thành viên phù hợp a1,a2, a3, a4: các giá trị ngưỡng của tiêu chuẩn đánh giá theo thứ tự từ thấp đến cao.

V1, V2, V3, V4: Các khoảng tiêu chuẩn đánh giá tương ứng với các giá trị ngưỡng Bước 4: Xây dựng ma trận đánh giá mờ

Ma trận đánh giá mờ được ký hiệu là ma trận Rnxm (n hàng: số tiêu chí đánh giá (u) và m cột (số tiêu chuẩn đánh giá (v) vớirij là giá trị hàm thành viên f(cij) tương ứng

11 1

1

m

n nm

r r

R

r r



  



Tổng số hàng của ma trận bằng 1: 1

1

m i j j

r

( 1 ) Bước 5: Xác định vectơ trọng số đánh giá bằng phương pháp vượt chuẩn

Phương pháp gán trọng số vượt chuẩn có thể nhấn mạnh vai trò của các nhân tố chính, đồng thời cũng tính đến sự khác biệt của các giá trị tiêu chuẩn. Phương pháp gán trọng số vượt chuẩn nói chung dựa trên nguyên tắc “càng nhiều hoặc càng ít càng tốt”. Đối với các thông số như BOD, COD… thì nguyên tắc “càng ít càng tốt” được áp dụng, còn với thông số như DO thì áp dụng nguyên tắc "càng nhiều càng tốt". Đây là một phương thức gán trọng số rất đơn giản dựa trên công thức tính như sau:

f(ci)

a1 ci

V1 V2 V3 V4

0

a2 a3 a4

1

1

1 m

i

i i i j

i i

W c vh S s

S jky m

( 2 ) Trong đó:

wi : trọng số của tiêu chí thứ i khi chưa chuẩn hóa

ci: nồng độ trung bình các điểm quan trắc thực tế của tiêu chí thứ i

Si

: Giá trị trung bình của tất cả các tiêu chuẩn

Sau đó tiến hành chuẩn hóa wi : 1

1 n

i i

i

W w

n ( 3 )

Đối với nguyên tắc “càng nhiều càng tốt” (ví dụ DO) thì wi được tính:

i i

i

W S

c ( 4 )

Bước 6: Kết luận bậc ô nhiễm

Cuối quá trình đánh giá, ta sẽ có vectơ B = a o R

Trong đó a là vectơ trọng số, R ma trận hàm thành viên. Trong vectơ B, bậc ô nhiễm nào có giá trị hàm thành viên lớn nhất thì đối tượng đánh giá thuộc vệ bậc đó.

Bảng 2. 3. So sánh kiểm tra bậc ô nhiễm của hai phương pháp đánh giá Phương pháp WQI theo TCMT Phương pháp đánh giá toàn

diện mờ Mức đánh giá chất lƣợng

nước Giá trị WQI Tên gọi bậc ô

nhiễm

Ký hiệu Sử dụng tốt cho mục đích cấp

nước sinh hoạt 91 - 100 Chưa ô nhiễm I

Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp

76 - 90 Ô nhiễm nhẹ II

Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác

51 - 75 Ô nhiễm trung bình

III Sử dụng cho giao thông thủy

và các mục đích tương đương khác

26 - 50 Ô nhiễm nặng IV

Nước ô nhiễm nặng, cần các

biện pháp xử lý trong tương lai 0 - 25 Ô nhiễm nghiêm trọng

V

+ Sử dụng phương pháp đánh giá tổng hợp theo chỉ số chất lượng không khí:

Do chỉ số chất lượng không khí theo Quyết định 879/QĐ-TCMT chỉ áp dụng cho số liệu quan trắc môi trường tự động, trong khi dữ liệu quan trắc môi trường không khí ở Bình Dương là dữ liệu bình quân đo không khí xung quanh theo đợt. Vì vậy, Luận văn áp dụng phương pháp tính chỉ số chất lượng không khí của Ấn Độ có cùng phương pháp luận với cách tính chỉ số chất lượng nước theo Quyết định 879/QĐ-TCMT.

Mô hình tính chỉ số AQI này gồm 6 chất ô nhiễm chính: 1) ozone, 2) bụi PM10, 3) Bụi PM2,5, 4) carbon monoxide, 5) sulfur dioxide, và6) nitrogen dioxide.

(8) Trong đó:

CONC = Nồng độ chất ô nhiễm.

AQI = Chỉ số chất lượng không khí.

BPhi = Nồng độ giới hạn trên hoặc bằng giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm quan trắc.

BPlo = Nồng độ giới hạn dưới hoặc bằng của giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm quan trắc.

AQIhi = Giá trị AQI tương ứng với giá trị BPhi

AQIlo = Giá trị AQI tương ứng với giá trị BPlo.

Bảng 2. 4. Thang đánh giá chỉ số AQI

Xếp hạng Tốt Ôn hòa Không tốt đối với nhóm nhạy

cảm

Không tốt

cho sức khỏe Có ảnh

hưởng xấu Độc hại

Gía trị

AQIlo 0 51 101 151 201 301

AQIhi 50 100 150 200 300 500

Nồng độ BPlo Bphi BPlo BPhi BPlo BPhi BPlo BPhi BPlo BPhi BPlo BPhi

PM10 (àg/m3) 0 30 30 60 60 100 100 200 200 300 300 1000 PM2,5 (àg/m3) 0 20 20 40 40 60 60 100 100 200 200 1000

SO2 (àg/m3) 0 20 20 40 40 80 80 160 160 400 400 1000

NO2 (àg/m3) 0 20 20 40 40 80 80 160 160 400 400 1000

O3 (àg/m3) 0 20 20 50 50 100 100 200 200 400 400 1000

CO (àg/m3) 0 1000 1000 2000 2000 4000 4000 10000 10000 20000 20000 40000

Nguồn: [1]

Điểm chuẩn TSP sẽ được lấy dựa theo QCVN 5:2013 và tiêu chuẩn chất lượng không khí của Hoa Kỳ.

TSP

(àg/m3)1 0 55 55 155 155 355 355 425 425 504 504 1000 Theo Ấn Độ, chỉ số chất lượng không khí tổng hợp được lấy từ trung bình của các chỉ số chất lượng thành phần.

Chỉ số AQIf = (9) Trong đó: AQIf là chỉ số chất lượng không khí tổng hợp n là số lượng các chất ô nhiễm được sử dụng tính AQI.

Các thông số ô nhiễm có tác dụng sinh học khác nhau vì vậy mỗi thông số sẽ có trọng số là khác nhau. Đã áp dụng trọng số của Tổng Cục Môi trường đề xuất kết hợp với phương pháp entropy để tính toán chỉ số chất lượng không khí cho các điểm quan trắc.

Trọng số trong chỉ số chất lượng không khí tính toán như sau:

Thông số SO2 CO NO2 TSP

Trọng số 0,27 0,18 0,18 0,36

- Nội dung 3: Đánh giá rủi ro môi trường sinh thái và rủi ro sức khỏe người dân trên địa bàn thị xã Dĩ An

Sử dụng phương pháp đánh giá rủi ro sinh thái theo các phương pháp trên thế giới đã sử dụng như sau:

1 Nguồn: www.epa.gov/airnow/aqibroch.

+ Sử dụng phương pháp luận của Uỷ Ban Kỹ thuật của Cục MT Châu Âu, tính toán tỷ số rủi ro sinh thái:

RQ = PEC/PNEC (10) Trong đó:

PEC: nồng độ đo được trong môi trường (Predicted Environmental Concentration)

PNEC: nồng độ dự kiến là không có tác động trong môi trường (Predicted No effect Environmental Concentration).

(PNEC thường lấy các giá trị ngưỡng ghi trong các quy chuẩn môi trường.

Trong đề tài này, lấy QCVN 05:2013 cho không khí [18], QCVN 08-2008 cho nước mặt [9] và QCVN 09-2008 cho nước ngầm [20]).

+ Áp dụng phương pháp đánh giá rủi ro của Cục môi trường Hoa Kỳ EPA: thực hiện tính toán lượng phơi nhiễm và tính tỷ số nguy hại cho các nhóm tuổi trẻ em, thanh niên và người già. Kết quả đánh giá này có tính chuyên sâu, chỉ nhằm cung cấp thêm thông tin cho việc nhận định tác động của MT đến sức khỏe.

Tính liều lượng phơi nhiễm Đánh giá phơi nhiễm

Các phương pháp đánh giá phơi nhiễm

+ Sử dụng phương pháp tính tỷ số rủi ro sức khỏe:

HQ= CDI / RfD (11) Trong đó:

HQ là tỷ số rủi ro

CDI: Liều lượng đi vào cơ thể hàng ngày (mg/kg.ngày) RfD: Liều lượng tham chiếu (mg/kg.ngày)[15]

Mức rủi ro Rủi ro cao Rủi ro rất thấp

ER ≥1 < 1

Liều lượng tham chiếu:

Liều lượng tham chiếu qua đường ăn uống:

RfDi = 0,286 (m3/kg.ngày) x RfCi (mg/m3) (12)

RfDi = 2,86 x 10-4 (mg/ g) (m3/kg.ngày) x RfCi (g/ m3) Liều lượng tham chiếu hấp thụ qua da:

RfDd = EFF0 x RfD0[24] (13) Trong đó:

RfDd = Liều lượng tham chiếu cho đánh giá liều lượng hấp thụ qua da (mg/kg-ngày)

RfD0 = liều lượng tham chiếu cho đánh giá liều lượng ăn uống (mg/kg.ngày) EEF0 = hiệu quả hấp thụ trong nghiên cứu sử dụng phát triển liều lượng tham chiếu ăn uống [25].

Bảng 2. 5. Liều lượng tham chiếu của các chất ô nhiễm

STT Tác nhân RfDs (mg/kg/ngày) Nguồn

1 Pb 0,0036 Health Canada

2 Cu 0,005 [26]

3 Zn 0,3 WHO, 1984

4 Fe 0,7 [26]

5 Mn 0,14 [26]

Đối với liều lượng tham chiếu của các chất như SO2, NO2, CO và Bụi thì được chuyển đổi từ nồng độ tham chiếu sang liều lượng tham chiếu theo công thức (13).

Nồng độ tham chiếu được lấy theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 05-2013.

Bảng 2. 6. Liều lượng tham chiếu của các chất ô nhiễm không khí Tác nhân RfC ( g/m3) RfDs (mg/kg/ngày)

SO2 300 0,0858

NO2 200 0,0572

CO 350 0,1001

Bụi 30000 8,58

+ Sử dụng phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp: xin số liệu từ Trung tâm Sức khỏe lao động và Môi trường tỉnh Bình Dương, Bệnh viện thị xã Dĩ An, …

+ Sử dụng phương pháp điều tra, khảo sát thực địa, bảng hỏi: Đính kèm phụ lục bảng hỏi.

Để có thể nhận dạng mức độ tác động của đô thị hoá và công nghiệp hóa lên sức khoẻ người dân nhằm tìm giải pháp giảm thiểu, tác giả thực hiện điều tra khảo sát đánh giá của người dân tại bệnh viện và điều tra thống kê bệnh tật của bệnh viện thị xã Dĩ An từ 2006-2014:

Do có khó khăn về việc điều tra bệnh học để tìm ra bệnh nào là do môi trường, bệnh nào là do nguyên nhân cá nhân hay môi trường làm việc…hoặc một người có thể vừa đi khám ở trạm xá, vừa khám ở BV đa khoa Huyện, Thị, vừa đi khám ở BV Đa khoa cấp Tỉnh nên để tài tiến hành điều tra ý kiến người dân về bệnh. Các đánh giá của người dân có ý nghĩa hỗ trợ thêm thông tin về bệnh có liên quan tới môi trường đô thị hoá, công nghiệp hoá.

Các kết quả thu thập ý kiến người dân thống kê như sau:

Bảng 2. 7. Số lượng mẫu phỏng vấn người dân tại thị xã Dĩ An

Số mẫu phát ra Số mẫu thu vào Địa bàn thực hiện

200 197 Tại bệnh viện

+ Sử dụng phương pháp sơ đồ phân tích nguyên nhân hệ quả

- Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến sức khỏe người dân.

+ Dựa trên các kết quả phân tích hiện trạng và diễn biến chất lượng môi trường và tác động môi trường đến sức khoẻ, đề tài đề xuất các giải pháp khắc phục và giảm thiểu tác động cụ thể.