Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
Trên cơ sở mục đích và nhiệm vụ của đề tài tác giả tiến hành thu thập số liệu, tài liệu về khu vực nghiên cứu, đặc biệt là các thông số đo đạc về môi trường nước mặt.
Các số liệu đƣợc lấy từ nhiều nguồn, đề tài khác nhau chính vì vậy tác giả phải hệ thống lại, chọn lọc và xử lý để có đƣợc bộ số liệu tốt nhất theo yêu cầu của đề tài.
2.4.2. Phương pháp điều tra, khảo sát ngoài thực địa
Phương pháp này nhằm đo đạc ngoài hiện trường theo tuyến, điểm, khu vực đặc trưng nhằm bổ sung tài liệu và kiểm tra kết quả nghiên cứu. Đây là phương pháp truyền thống, có độ chính xác cao nhất và cũng là phương pháp tốn kém nhất luôn đƣợc thực hiện trong công tác điều tra cơ bản về hiện trạng, diễn biến tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Các số liệu, kết quả thu được qua phương pháp này là cơ sở thiết yếu để xác định nguyên nhân, dự báo và đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường. Phương pháp này còn nhằm mục đích kiểm tra và đánh giá chính xác hoá các thông tin sai lệch hoặc mâu thuẫn nhau đƣợc phát hiện ra trong quá trình phân tích tổng hợp tài liệu điều tra theo phiếu thông tin qua các câu hỏi kiểm tra chéo.
31
Phương pháp quan trắc và phân tích môi trường được tiến hành theo quy định về phương pháp quan trắc và phân tích môi trường của Cục Bảo vệ Môi trường, Bộ TN&MT.
- Phương pháp thu mẫu: Tiến hành quan trắc, phân tích và thu mẫu môi trường nước trên hệ thống các điểm khảo sát đại điện đảm bảo đủ độ tin cậy cho tính toán xác định chất lượng môi trường nước. Chủ yếu dựa vào phương pháp thu và phân tích mẫu chuẩn của Mỹ công bố năm 1995. Nội dung chủ yếu của phương pháp bao gồm: mẫu nước được lấy tại các tầng khác nhau bằng máy lấy nước Van Deers. Tại mỗi điểm tiến hành thu mẫu tại 3 vị trí (giữa sông, phía bờ trái, phía bờ phải) để đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của nguồn dữ liệu nhằm đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước tại các điểm nghiên cứu trên LVS.
- Phân tích nhanh một số chỉ tiêu môi trường tại thực địa bằng máy Horiba (Nhật) bao gồm các yếu tố: nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn điện, hàm lƣợng oxy hòa tan (DO).
- Phương pháp bảo quản mẫu:
Tiêu chuẩn này đề ra những hướng dẫn chung về kỹ thuật bảo quản những mẫu không thể đƣợc phân tích tại chỗ mà phải vận chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích theo bảng tiêu chuẩn (Phụ lục 1).
Để đáp ứng mục tiêu đã đề ra tác giả tiến hành 01 chuyến khảo sát tổng hợp vào tháng IV năm 2010 và 03 chuyến khảo sát, đo đạc thực địa vào tháng VII năm 2011; tháng V, tháng VI năm 2012 và tháng IV năm 2014 với vai trò là thành viên tham gia dự án:“Điều tra khảo sát, đánh giá hiện trạng, dự báo diễn biến môi trường và đề xuất giải pháp tổng thể bảo vệ môi trường LVS (sông Ba và sông Vu Gia - Thu Bồn)” dự án thực hiện từ năm 2010 - nay, do TS. Nguyễn Thị Thảo Hương - Viện Địa lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam chủ trì (hình 2.1).
32
Hình 2.1: Một số hình ảnh đo đạc, khảo sát tại LVS Vu Gia - Thu Bồn
Hình 2.2: Vị trí lấy mẫu nước
33
Hình 2.2 trình bày mạng lưới 40 điểm đo đạc và phân tích CLN LVS Vu Gia - Thu Bồn. Một số yếu tố đo đạc trực tiếp tại hiện trường: Nhiệt độ, pH, DO, độ đục. Các mẫu nước được đem về phòng thí nghiệm phân tích theo 6 chỉ tiêu. Kết quả phân tích mẫu nước được trình bày Phụ lục 2. Vị trí các mẫu quan trắc trên LVS Vu Gia - Thu Bồn trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Vị trí quan trắc và lấy mẫu nước trên LVS Vu Gia - Thu Bồn
STT Kí hiệu
mẫu Địa điểm
1 AA1 xã Phước Hiệp, Phước Sơn, Quảng Nam 2 AA2 xã Đại Đồng, Đại Lộc, Quảng Nam 3 AA3 thị trấn Ái Nghĩa, Đại Lộc, Quảng Nam 4 AA4 thị trấnVĩnh Điện, Điện Bàn, Quảng Nam 5 AA5 phường An Hoà, Thanh Khê, Đà Nẵng 6 AA6 đường Lương Dình Của, Cẩm Lệ, Đà Nẵng 7 AA7 xã An Tây, Hiệp Đức, Quảng Nam
8 AA8 xã Quế Xuân 1, Quế Sơn, Quảng Nam 9 AA9 thị trấn Nam Phước, Duy Xuân, Quảng Nam 10 AA10 xã Vĩnh Lộc, Bình Chánh, Quảng Nam 11 AA11 thị trấn Prao, Đông Giang, Quảng Nam 12 AA16 xã Cà Dăng, Nam Giang, Quảng Nam 13 AA18 xã Ba, Đông Giang, Quảng Nam 14 AA19 xã Ba, Đông Giang, Quảng Nam 15 AA21 xã Đại Sơn, Đại Lộc, Quảng Nam
16 AA22 thị trấn Thạnh Mỹ, Nam Giang, Quảng Nam
34
STT Kí hiệu
mẫu Địa điểm
17 AA23 xã Hoà Phong, Hoà Vang, Đà Nẵng 18 AA24 phường Phong Cẩm, Cẩm Lệ, Đà Nẵng 19 AA26 phường Phong Bắc 2, Cẩm Lệ, Đà Nẵng 20 AA27 xã Điện Hoà, Điện Bàn, Quảng Nam 21 AA30 xã Duy Trinh, Duy Xuyên, Quảng Nam 22 AA32 xã Bình Dương, Thăng Bình, Quảng Nam 23 AA33 xã Quế Phú, Quế Sơn, Quảng Nam
24 AA36 xã Tà B' Hing, Giằng, Quảng Nam 25 AA40 Phước Sơn, Quảng Nam
26 AA42 xã Quế Trung, Quế Sơn, Quảng Nam
27 AA44 thị trấn Khâm Đức, Phước Sơn, Quảng Nam 28 AA47 xã Phước Đức, Phước Sơn, Quảng Nam 29 AA50 xã Phước Trà, Phước Sơn, Quảng Nam 30 AA52 thị trấn Tân An, Hiệp Đức, Quảng Nam 31 AA53 xã Bình Trị, Thăng Bình, Quảng Nam 32 AA57 xã Bình Tú, Thăng Bình, Quảng Nam 33 AA58 xã Tiên Hà, Tiên Phước, Quảng Nam 34 AA62 xã Phước Kim, Phước Sơn, Quảng Nam 35 AA63 xã Đăk Choong, Đăk Glei, Kon Tum 36 AA67 xã Trà Mui, Trà My, Quảng Nam 37 AA69 thị trấn Trà My, Trà My, Quảng Nam 38 AA72 xã Tam Sơn, Núi Thành, Quảng Nam
35
STT Kí hiệu
mẫu Địa điểm
39 AA74 xã Bình Nam, Thăng Bình, Quảng Nam 40 AA76 xã Tam Phú, Núi Thành, Quảng Nam 2.4.3. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Ngoài các chỉ tiêu môi trường được phân tích nhanh tại thực địa, các chỉ tiêu môi trường còn lại được phân tích tại phòng thí nghiệm bao gồm các yếu tố: chất rắn lơ lửng; các chất dinh dƣỡng: NH4+, PO43-; các chất hữu cơ: COD, BOD5; coliform.
- Phương pháp phân tích chất rắn lơ lửng:
Trước khi lọc mẫu qua giấy lọc tiêu chuẩn cần loại bỏ vật thể nổi lớn cũng như tập hợp các vật thể không đồng nhất chìm trong mẫu nước. Nếu mẫu nước có độ khoáng cao, cần thiết phải rửa giấy lọc bằng nước cất hai lần hoặc nhiều lần trước khi sấy lọc có cặn ở nhiệt độ 103 - 1050C.
Hàm lƣợng cặn tối đa trong phần mẫu phân tích không đƣợc lớn hơn 200 mg để chúng không cản trở quá trình bay hơi của nước.
Tiến hành phân tích mẫu trắng (nước cất 2 lần) để hiệu chỉnh kết quả phân tích nhƣ sau:
𝑠𝑠 = 𝑚2−𝑚1 −(𝑚2𝑡−𝑚1𝑡)
𝑉 1000, 𝑚𝑔/𝑙 (1)
Trong đó:
m1, m2: khối lượng giấy lọc trước và sau khi lọc mẫu tương ứng, (mg);
m1t, m2t: khối lượng giấy lọc trước và sau khi lọc mẫu trắng tương ứng, (mg);
V: thể tích mẫu nước phân tích, (ml).
- Phương pháp phân tích NH+4:
Xác định hàm lượng amoni bằng phương pháp phenat:
Lấy 25ml cho vào bình định mức 50 ml thêm 1 ml dung dịch phenol, 1 ml
36
dung dịch natri nitroprusside và 2,5 dung dịch oxi hoá. Mẫu trắng và các mẫu chuẩn làm các bước tương tự như với mẫu. So màu sau 1 giờ, màu của dung dịch ổn định trong 24 giờ, màu của dung dịch đƣợc xác định trên mày UV-VIS V-530 của hang Jasco ở bước sóng 640 nm. Mẫu được tính toán dựa vào thang chuẩn.
- Phương pháp phân tích PO3-4:
Theo phương pháp đo phổ dùng amoni molipđat (TCVN 6202:2008).
+ Chuẩn bị mẫu thử nghiệm: Lấy mẫu vào bình thuỷ tinh, lọc mẫu trong vòng 4 giờ sau khi lấy mẫu, nếu mẫu đã đƣợc giữ lạnh, cần đƣa về nhiệt độ phòng trước khi lọc.
Nếu dịch lọc có pH nằm ngoài khoảng pH từ 3 đến 10, điều chỉnh bằng dung dịch NaOH 2 mol/l hoặc H2SO4 2 M. Thời gian lọc không quá 10 phút.
Chuẩn bị mẫu thử: Thể tích mẫu thử lấy phù hợp với khoảng nồng độ xác định (thông thường lấy 25 ml) vào bình định mức 50 ml. Thêm vào 1 ml axit ascobic 100 g/l tiếp theo là 2 ml dung dịch axit molipdat I . Thêm nước cất tới vạch và lắc kỹ. Để yên sau 10 phút đến 30 phút. Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 880 nm. Dùng nước cất để đối chứng.
+ Chuẩn bị mẫu trắng
Tiến hành song song với mẫu thử theo đúng quy trình, thay phần thể tích mẫu bằng nước cất.
+ Chuẩn bị mẫu hiệu chuẩn
Dùng pipet hút các thể tích dung dịch chuẩn 50 mgP/l dự kiến nồng độ (thông thường là 0,1; 0,2; 0,4 ml tương ứng với các nồng độ 0,1; 0,2; 0,4 mgP/l) vào các bình định mức 50 ml.
Tương quan độ hấp thụ (theo trục y) và hàm lượng phospho (theo trục x) là
tuyến tính.
Loại ảnh hưởng
Nếu mẫu chứa asenat thì phải khử bằng thiosulphat trong môi trường axit
37
thành asenit. Việc khử đƣợc định lƣợng cho asenat đến nồng độ ít nhất là 2 mgAs/l, đƣợc trình bày nhƣ sau:
Dùng pipet chuyển nhiều nhất là 40 ml mẫu thử vào bình định mức 50 ml.
thêm 0,4 ml H2SO4 4,5 M, 1 ml dung dịch axit ascobic 100 g/l và 1 ml thiosunfat 12 g/l khuấy và để quá trình khử kéo dài 10 phút. Thêm 2 ml dung dịch molipdat II.
Thêm nước cất tới vạch và lắc đều. Đo độ hấp thụ ở bước sóng 880 nm.
+ Nếu mẫu thử đục hoặc có màu, làm như sau:
Thêm 3 ml thuốc thử bổ chính độ đục màu vào phần thể tích mẫu đã lựa chọn. Pha loãng thành 50 ml và đo độ hấp thụ.
+ Biểu thị kết quả
Dựa vào thang chuẩn và phần mềm jazco tính toán kết quả các dạng phospho biểu thị bằng (mgP/l).
- Phương pháp phân tích BOD5:
Mẫu phân tích oxy hòa tan đƣợc thu vào 2 loạt chai Winkler, hàm lƣợng oxy hòa tan trong loạt 1 đƣợc phân tích ngay, loạt 2 đƣợc giữ trong tối ở nhiệt độ 20oC, sau 5 ngày hàm lƣợng oxy hòa tan đƣợc phân tích, hiệu số giữa hàm lƣợng oxy hòa tan ban đầu và hàm lƣợng oxy hòa tan sau 5 ngày là trị giá của BOD5.
- Phương pháp phân tích COD:
Mẫu đƣợc oxid hóa bằng cách đun nóng trong 2 giờ với hỗn hợp sulfochromic, lƣợng clor trong mẫu đƣợc che bằng sulfate Ag; trị giá COD đƣợc tính từ lƣợng K2Cr207 tiêu tốn.
- Phương pháp phân tích coliform:
Phương pháp màng lọc thích hợp đối với mẫu nước chứa hàm lượng cặn lơ lửng thấp. Độ pha loãng mẫu tham khảo APHA phần 9222 sao cho lƣợng khuẩn coliform trong khoảng 20 đến 80, nhƣng tổng số các khuẩn không quá 200. Thử khẳng định đƣợc tiến hành với tỷ lệ khuẩn theo chỉ dẫn trong APHA.
38
Phương pháp nuôi cấy nhiều ống thích hợp cho tất cả các loại nước. Độ pha loãng mẫu tham khảo theo APHA phần 9221.
Trong giai đoạn mới tiến hành phân tích trên, nên chuẩn bị môi trường nuôi cấy từ môi trường khô có bán sẵn trên thị trường.
2.4.4. Phương pháp đánh giá chất lượng nước dựa vào chỉ số WQI
Phương pháp này tiến hành theo quyết định 879/QĐ-TCMT [17] và hướng dẫn phương pháp tính toán chỉ số CLN (WQI) của Trung tâm Quan trắc Môi trường - Tổng cục Môi trường về việc sử dụng bộ chỉ số WQISI [22].
a. Mục đích của việc sử dụng WQISI: đánh giá nhanh CLN mặt lục địa một cách tổng quát; có thể đƣợc sử dụng nhƣ một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân vùng CLN; cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; nâng cao nhận thức về môi trường.
b. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI
- WQI đƣợc tính toán riêng cho số liệu của từng điểm quan trắc;
- WQI thông số đƣợc tính toán cho từng thông số quan trắc. Mỗi thông số sẽ xác định đƣợc một giá trị WQI cụ thể, sau đó kết quả đƣợc tính tổng hợp tại các vị trí lấy mẫu;
- Thang đo giá trị WQI đƣợc chia thành các khoảng nhất định. Mỗi khoảng ứng với 1 mức đánh giá CLN nhất định.
c. Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt lục địa bao gồm các bước sau:
Bước 1. Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc
Số liệu quan trắc đƣợc thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI là số liệu của quan trắc nước mặt lục địa theo đợt đối với quan trắc định kỳ hoặc giá trị trung bình của thông số trong một khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên tục;
39
- Các thông số được sử dụng để tính WQI thường bao gồm các thông số:
DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N-NH4+, P-PO4-3, TSS, độ đục, tổng Coliform, pH;
- Số liệu quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ các giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm soát chất lƣợng số liệu.
Bước 2: Nguyên tắc tính toán
* Tính toán chỉ số WQISI cho các thông số BOD5, COD, N-NH4+, P-PO4-3, TSS, độ đục, tổng Coliform theo công thức nhƣ sau:
1 1
1 1
i p i
i i
i i
SI BP C q
BP BP
q WQI q
Trong đó:
BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 2.2 tương ứng với mức i
BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc đƣợc quy định trong bảng 2.2 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+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị của thông số quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán.
Bảng 2.2: 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-PO4-3 (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
(2)
40
i qi
Giá trị BPi quy định đối với từng thông số BOD5
(mg/l)
COD (mg/l)
N-NH4+ (mg/l)
P-PO4-3 (mg/l)
Độ đục (NTU)
TSS (mg/l)
Coliform (MPN/100ml)
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 thông số chính bằng giá trị qi tương ứng.
* Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua giá trị DO% bão hòa.
- Tính toán giá trị DO% bão hòa:
+ Tính giá trị DO bão hòa:
3 2 0,000077774 0079910
, 0 41022 , 0 652 ,
14 T T T
DObaohoa
T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (0C).
+ Tính giá trị DO % bão hòa:
DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100 DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc được (mg/l)
- Tính giá trị WQIDO:
p i i
i i
i i
SI C BP q
BP BP
q
WQI q
1 1
Trong đó: Cp: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+1, qi. qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i. i+1 trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: 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 hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1.
(4) (3)
(5)
41
Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO đƣợc tính theo công thức 5 và sử dụng bảng 2.3.
Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100.
Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO đƣợc tính theo công thức 2 và
sử dụng bảng 2.3.
Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1.
* Tính giá trị WQI đối với thông số pH
Bảng 2.4: 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
qi 1 50 100 100 50 1
Nếu giá trị pH≤5,5 thì WQIpH bằng 1.
Nếu 5,5< giá trị pH<6 thì WQIpH đƣợc tính theo công thức 5 và sử dụng bảng 2.4.
Nếu 6≤ giá trị pH≤8,5 thì WQIpH bằng 100.
Nếu 8,5< giá trị pH< 9 thì WQIpH đƣợc tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 2.4.
Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH bằng 1.
Bước 3: Tính toán WQI tại các vị trí lấy mẫu
Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số.việc tính toán WQI đƣợc áp dụng theo công thức sau:
3 / 2 1
1 5
1 2
1 5
1
100
c
b b a
a
pH WQI WQI WQI
WQI WQI
Trong đó:
WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4.
(5)
42
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 CLN để so sánh, đánh giá, cụ thể nhƣ sau:
Bảng 2.5: Bảng so sánh giá trị WQISI Giá trị
WQI Mức đánh giá CLN 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 phù hợp 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
2.4.5. Phương pháp thống kê phân tích hệ thống
Dựa vào các tài liệu thu thập, xây dựng các bảng biểu, đồ thị, phân tích kết quả, so sánh với chỉ tiêu nồng độ cho phép của các chất gây ô nhiễm; từ đó đƣa ra những nhận định phù hợp, đánh giá được mức độ ô nhiễm môi trường theo từng thành phần, sau đó tiến hành đánh giá tổng hợp CLN. Phân tích nguyên nhân và đƣa ra giải pháp phù hợp với LVS Vu Gia - Thu Bồn.