3.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM (GWQI)
3.1.1. Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi
Theo phương pháp Delphi, các mẫu được phỏng vấn được biên soạn và gởi đến 40 chuyên gia chất lượng nước ở các trường Đại Học, các Viện Nghiên Cứu, các trung tâm Môi trường để lấy ý kiến. Các mẫu phỏng vấn được gởi đi hai đợt: đợt một là các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quan trọng, đợt hai là các câu hỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước để xây dựng chỉ số phụ và hàm chất lượng nước[5].
Phương pháp Delphi
Là một kỹ thuật hỗ trợ quá trình thảo luận nhóm để đưa ra giải pháp cho một vấn đề cụ thể. Cụ thể hơn, Phương pháp Delphi là một quá trình thảo luận có bài bản để nhóm các chuyên gia tích lũy thông tin và thể hiện tri thức.
Sự ứng dụng thực tế của Phương pháp Delphi chia thành 10 bước sau:
- Thứ nhất: xây dựng một nhóm Delphi để thành lập và giám sát kế hoạch.
- Thứ hai: nhóm Delphi phải tìm ra một đội ngũ chuyên gia tham gia vào quá trình dự đoán.
- Thứ ba: nhóm Delphi đưa ra một bảng câu hỏi.
- Thứ tư: nhóm Delphi phải kiểm tra mọi từ ngữ trong bảng câu hỏi để đảm bảo rằng nó không gây mơ hồ.
- Thứ năm: phân phối bảng câu hỏi đến từng chuyên gia trong nhóm.
- Thứ sau: phân tích và đưa ra các phân phối về bảng câu hỏi.
- Thứ bảy: nhóm Delphi đưa ra một bảng câu hỏi mới, mục đích của bảng câu hỏi mới này là hướng đội ngũ chuyên gia tiến gần hơn đến sự đồng thuận.
- Thứ tám: đưa bảng câu hỏi mới cho các chuyên gia.
- Thứ chín: phân tích các đáp án mới và tiếp tục phát triển các bảng câu hỏi mới cho đến khi đạt được một kết quả ổn định.
thành phố Hồ Chí Minh
- Thứ mười: nhóm Delphi chuẩn bị một bản báo cáo tóm tắt lại những nội dung chính trong suốt quá trình.[5]
Bảng 3.1 Kết quả khảo sát đợt 1
STT pH COD Độ cứng tổng Clorua nitrit Nitrat Amoni Sắt tổng Sulfat Asen Mn Coli- form E-Coli
1 1 2 3 8 9 10 11 4 12 13 5 6 7
2 1 9 2 10 3 4 11 5 12 13 6 7 8
3 8 1 10 7 5 4 6 11 12 9 13 2 3
4 2 1 13 10 9 8 7 3 4 5 11 6 12
5 2 13 1 9 3 12 8 7 11 4 10 5 6
6 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1
7 1 2 1 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1
8 12 13 4 5 11 6 8 1 10 2 3 9 7
9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
10 5 7 9 8 1 1 1 3 2 2 4 6 10
11 1 10 3 6 4 4 4 2 7 5 4 8 9
12 3 9 6 2 11 5 8 7 10 1 4 12 13
13 1 13 2 10 3 6 7 4 11 5 8 12 9
14 1 8 5 11 10 10 9 4 7 6 5 2 3
15 2 13 3 1 4 5 10 9 6 7 11 8 12
16 1 11 3 10 4 5 3 8 6 7 9 2 2
17 8 6 7 13 4 5 10 12 2 1 3 9 11
18 13 11 3 2 7 8 1 10 12 4 9 6 5
19 10 9 11 12 13 8 7 3 5 4 6 2 1
thành phố Hồ Chí Minh
20 5 13 2 11 6 7 8 1 12 3 4 9 10
21 4 9 5 13 10 11 12 1 8 2 3 6 7
22 6 13 9 7 12 2 1 3 11 10 8 4 5
23 12 3 9 13 2 5 1 7 6 8 10 4
24 1 11 2 5 6 7 8 3 12 13 4 9 10
25 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
26 1 12 3 10 11 4 5 2 6 7 8 9 13
27 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1
28 7 13 1 8 10 3 2 5 2 11 6 4 9
29 1 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 2 1
30 3 2 3 2 1 1 1 2 2 1 1 1 1
31 1 6 5 12 10 8 4 11 13 7 9 3 2
32 6 8 4 11 12 7 3 9 10 5 13 2 1
33 7 9 8 3 12 11 10 1 13 2 4 5 6
34 10 5 9 4 8 7 6 1 13 3 2 11 12
35 10 13 5 9 11 3 7 1 12 2 4 8 6
36 2 13 1 8 9 3 10 4 12 5 11 6 7
37 5 11 4 8 10 6 9 1 7 2 3 12 13
38 1 2 11 12 13 3 10 6 4 5 7 8 9
39 1 2 11 12 5 6 7 3 13 8 4 10 9
40 8 7 12 1 9 10 11 4 13 5 6 9 2
41 1 3 2 4 9 8 10 11 9 5 12 7 6
42 6 11 5 12 2 1 4 7 13 3 8 1 10
thành phố Hồ Chí Minh
STT pH COD Độ cứng tổng Clorua nitrit Nitrat Amoni Sắt tổng Sulfat Asen Mn Coli- form E-Coli
TB 4.19 7.
38 4.83 7.05 6.57 5.24 5.9 4.27 7.81 4.74 5.79 5.83 6.33
XL 1 12 4 11 10 5 8 2 13 3 6 7 9
Từ kết quả thống kê của phiếu khảo sát đợt 1 các thông số được lựa chọn để tính GWQI cho quận 12:
- pH
- Độ cứng tổng - Nitrat
- Asen - Mangan - Sắt - Coliform
pH
Giá trị pH là một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác định nước về mặt hóa học. pH là chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong môi trường môi trường, là một chỉ tiêu cần phải kiểm tra đối với chất lượng nước. pH là yếu tố môi trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và giới hạn sự sinh trưởng của sinh vật trong môi trường nước,sự thay đổi giá trị pH có thể dẫn tới sự thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, thúc đẩy hay ngăn chặn phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước. Và được định nghĩa bằng biểu thức: pH = -lg [H+]
- Khi pH =7 nước có tính trung tính - Khi pH <7 nước có tính axit - Khi pH >7 nước có tính kiềm
Độ cứng
Độ cứng là đại lượng biểu thị hàm lượng các các ion hóa trị 2 mà chủ yếu là ion Ca2+ và Mg2+. Độ cứng làm tiêu hao nhiều xà phồng khi giặt giũ, đóng rắn trong các
thành phố Hồ Chí Minh
thành ống dẫn của nồi hơi làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị, làm tăng tính ăn mòn do tăng nồng độ ion H+. Độ cứng bao gồm 3 loại:
- Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước;
- Độ cứng tạm thời là hàm lượng các muối của ion HCO3-, CO32-, với Ca2+ và Mg2+; - Độ cứng vĩnh cữu là hàm lượng các muối của ion Cl-, SO42-, HSO4- với Ca2+ và Mg2+.
Nitrat (N-NO3)
Nitrat là dạng oxy hóa cao nhất trong chu trình nito và thường đạt đên những nồng độ đáng kể trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình oxy hóa sinh học [18]. Ngoài ra nitrat tìm thấy trong các thủy vực là sản phẩm của quá trình nitrat hóa hay do cung cấp từ nước mưa khi trời có sấm chớp.
Trong thủy vực có nhiều đạm ở dạng N-NO3- ,chứng tỏ quá trình oxy hóa đã kết thúc. Tuy vậy, các nitrat chỉ bền trong điều kiện hiếu khí. Trong điều kiện yếm khí N- NO3- bị khử thành nito tự do tách ra khỏi nước, loại trừ được sự phát triển của tảo và các loại thực vật khác sống trong nước. Nhưng mặt khác khi hàm lượng nitrat trong nước khá cao có thể gây độc hại với người, vì khi vào điều kiện thích hợp, ở hệ tiêu hoa chúng sẽ chuyển hóa thành nitrit kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vận chuyển oxy, gây bệnh xanh xao thiếu máu [18].
Fe (Sắt)
Sắt là kim loại phong phú tạo nên vỏ trái đất. Sắt hiện diện ở hầu hết các nguồn nước thiên nhiên:
Khi trong nước có chứa các ion sắt sẽ gây đục và màu trong nước do: Fe 2+
chuyển thành Fe 3+ (màu nâu đỏ).
Đồng thời ảnh hưởng đến độ cứng, duy trì sự phát triển của một số vi khuẩn gây thoái rửa trong hệ thống phân phối nước. Hàm lượng sắt có thể xuất hiện trong nước là do nó hòa tan trong nước ngầm (dưới dạng Fe2+), hay có trong nước thải công nghiệp.
Sắt thường có trong nước ngầm dưới dạng muối tan hoặc phức chất do hòa tan từ các lớp khoáng trong đá hoặc do ô nhiễm bề mặt nước bởi nước thải [18]. Nước có hàm lượng sắt cao (lớn hơn 0.3 mg /l) gây trở ngại rất lớn cho việc sử dụng trong sinh hoạt.
Nước đục do sắt có màu vàng nhiều cặn và thức ăn của các loại vi khuẩn ưa sắt.
Asen
Asen còn được gọi là thạch tín. Asen về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là photpho. Tương tự như phốtpho, nó tạo thành các ôxít kết tinh, không
thành phố Hồ Chí Minh
màu, không mùi như As2O3 và As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dung dịch có tính axít. Axít asenic (V), tương tự như axít phốtphoric, là một axít yếu
Hàm lượng asen trung bỡnh trong nước ngầm thường là 1 - 2àg/L. Ở những vựng có đá núi lửa và các cặn khoáng sulfur, hàm lượng asen đo được có khi cao hơn 3.000àg/L
Asen vô cơ tồn tại tự nhiên trong đất ở nhiều mức độ khác nhau. Tùy thuộc vào đặc điểm địa tầng của từng khu vực, mà asen có thể tồn tại ở dạng hoạt động hoặc không hoạt động. Asen tồn tại ở dạng hoạt động trong đất có khả năng thâm nhập vào các tầng ngập nước và gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Ngoài ra, asen có thể phát sinh từ các hoạt động của con người như sản xuất công nghiệp và sản xuất nông nghiệp (sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật có chứa asen), hoạt động khai thác mỏ than hoặc mỏ kim loại (đồng).
Tương tự asen tự nhiên, asen phát sinh từ các nguồn nhân tạo có thể tịch tụ trong đất, gây ô nhiễm đất và thâm nhập tang ngập nước, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt (sông, hồ, v.v.)
Mangan
Mangan là một kim loại màu trắng bạc, có kí hiệu Mn và có số hiệu nguyên tử 25. Nó được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên (đôi khi kết hợp với sắt), và trong một số loại khoáng vật. Các trạng thái oxi hóa phổ biến nhất của Mangan là +2, +3, +4, +6 và +7. Trong đó, trạng thái ổn định nhất là Mn+2. Mangan là kim loại tương đối hoạt động.
Nó dễ bị oxi hóa trong không khí bởi các chất oxi hóa mạnh như O2, F2, Cl2. Trong nước, mangan tồn tại dưới dạng Mn4+ và Mn2+ trong các muối tan của clorua, sulfat, nitrat.
Mangan có mặt trong hơn 100 loại khoáng khác nhau. Thông qua quá trình rửa trôi, phong hóa của đất đá và các hoạt động của con người mangan sẽ được tích tụ trong các nguồn nước khác nhau như ao, hồ sông, suối, biển… gọi chung là nước bề mặt rồi từ nước bề mặt mangan sẽ được ngấm vào những mạch nước trong lòng đất mà ta gọi là nước ngầm. Đó là lí do vì sao mangan nói riêng và nhiều nguyên tố kim loại nặng nói chung hiện nay đã có mặt trong nguồn nước ngầm của nhiều quốc gia trên thế giới.
Hàm lượng mangan trong nước tự nhiên trung bình là 0,58mg/l, hàm lượng này phụ thuộc vào 3 yếu tố chính: địa hóa của khoáng vật, điều kiện hóa học của nước và hoạt động của các vi sinh vật. Ở hàm lượng cao hơn 0,15mg/l có thể tạo ra vị khó chịu, làm hoen ố quần áo. Ngay cả khi nồng độ mangan < 0,02mg/l thì nó có thể tạo ra lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và đáy bồn chứa.
thành phố Hồ Chí Minh
Coliform được coi là vi khuẩn chỉ định thích hợp để đánh giá chất lượng nước uống, nước sinh hoạt và nước nuôi trồng thủy sản (dễ phát hiện và định lượng), thường tồn tại trong thiên nhiên và không đặc hiệu cho sự ô nhiễm phân. Tuy nhiên trong nhóm vi khuẩn Coliform có phổ biến là Escherichia Coli, đây là một loại vi khuẩn thường có trong hệ tiêu hóa của người. Sự phát hiện vi khuẩn E.Coli cho thấy nguồn nước đã có dấu hiệu ô nhiễm phân.