Để đạt được mục tiêu đề ra, khoá luận đã thực hiện các nội dung sau:
- Nghiên cứu, đánh giá diễn biến chất lượng môi trường nước mặt của sông Công đoạn từ hạ lưu Hồ Núi Cốc tới điểm hợp lưu với sông Cầu.
- Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt dựa vào QCVN 08:2008/BTNMT. - Đánh giá chất lượng nước mặt dựa vào chỉ số chất lượng nước WQI.
- Đánh giá khả năng chịu tải của dòng sông.
- Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng môi trường nước mặt tại sông Công đoạn từ hạ lưu Hồ Núi Cốc tới điểm hợp lưu với sông Cầu.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu thứ cấp
Sử dụng các tài liệu đã có tại Khu công nghiệp sông Công, Phòng Tài nguyên và môi trường của thị xã sông Công, huyện Phổ Yên, thành phố Thái Nguyên, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên.
2.3.2. Phƣơng điều tra, phỏng vấn ngoài thực địa
Áp dụng phương pháp điều tra, khảo sát, đo đạc, phỏng vấn người dân sinh sống tại khu vực xung quanh khu công nghiệp và các cán bộ quản lý môi trường tại địa phương nhằm xác định rõ hiện trạng và các tác động môi trường.
25
2.3.3.1. Thời gian, tần suất và vị trí lấy mẫu
Để đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Công, cần có các số liệu chi tiết về chất lượng môi trường nước theo thời gian tại lưu vực sông Công: chất lượng môi trường nước của sông Công, các phụ lưu và các nguồn nước thải đổ vào sông Công.
Trên cơ sở kế thừa, sử dụng các số liệu quan trắc đã có từ quá trình thực hiện mạng lưới quan trắc của tỉnh phê duyệt năm 2004, phê duyệt điều chỉnh năm 2008 và năm 2011, các điểm quan trắc phân tích được lựa chọn bổ sung nhằm đánh giá chi tiết tổng thể chất lượng môi trường lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu với sông Cầu học viên đã tiến hành lấy mẫu vào mùa mưa vào tháng 10/2011 và mùa khô vào tháng 2/2012.
Vị trí lấy mẫu:
- NM-1: Đập Hồ Núi Cốc
- NM-2: Trạm bơm nước của nhà máy nước sông Công - NM-6: Cầu Bến Đẫm, Đắc Sơn, Phổ Yên
- NM-7: Cầu Đa Phúc
- NM-3: Sau điểm xả suối tiếp nhận nước rác Đá Mài 100m
- NM-4: Sau điểm xả suối tiếp nhận nước thải của thị xã sông Công 200m - NM-5: Sau điểm xả suối chảy qua bãi rác Nam Sơn 100m
- SHH-1: Suối Hai Huyện - SĐS-2: Suối Đắc Sơn - SCT-3: Suối Cầu Tây - SĐT-4: Suối Đầu Trâu - SLC-5: Suối La Cấm
26
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu Chú thích: điểm lấy mẫu
2.3.3.2. Phƣơng pháp lấy mẫu
Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, đo đạc hiện trường - Phương pháp lấy mẫu:
Dựa theo TCVN 6663-6:2008 (ISO 5667-6:2005):
- Mẫu được lấy ở độ sâu 50cm, giữa dòng và chọn nơi không có xoáy, không có tàu thuyền mới đi qua, nước tương đối tĩnh để đảm bảo hạn chế sai số của các thông số đo nhanh.
- Bảo quản mẫu:
27
+ Tất cả các mẫu được bảo quản lạnh trong trong suốt quá trình lấy mẫu và vận chuyển về PTN.
+ Mẫu kim loại nặng được vô cơ hóa tại hiện trường.
- Đo đạc tại hiện trường:
Thông số pH, DO, nhiệt độ được đo trực tiếp tại hiện trường và liên tục nhiều điểm trên sông chính nhằm đánh giá diễn biến DO và nhiệt của nước sông Công theo không gian.
2.3.3.3. Phƣơng pháp phân tích
Bảng 2.1. Thông số và phương pháp phân tích
Tên
chỉ tiêu Phƣơng pháp Tên
chỉ tiêu Phƣơng pháp pH TCVN 6492:1999 NH4 + -N SMEWW 4500-NH3 DO TCVN 7325:2004 NO3 - -N SMEWW 4110:2005 BOD5 SMEWW 5210-B:2005 NO2--N SMEWW 4110:2005
COD SMEWW 5220D-2005 PO4 3-
-P SMEWW 4110:2005 TSS SMEWW 2540-D:2005 Coliform SMEWW 9222
Cd SMEWW 3113:2005 E.coli SMEWW 9221D As SMEWW 3113:2005 Tổng N TCVN 6498:1999 Pb SMEWW 3113:2005 Tổng P SMEWW 4500-P:2005
Zn SMEWW 3111B:2005 Độ đục Đo máy
Fe SMEWW 3111B:2005
2.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu
Kết quả nghiên cứu được xử lý bằng phương pháp thống kê toán học: - Xử lý số liệu, vẽ đồ thị và tính tương quan bằng sử dụng phần mềm excel. - Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước: giá trị của các thông số phân tích được so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia như: QCVN 08:2008/BTNMT và WQI. Đối với QCVN 08:2008/BTNMT có 4 mức quy định, học viên sẽ so sánh giá trị các thông số với một mức gần nhất.
28
2.3.5. Tính toán WQI
2.3.5.1. Tính toán WQI thông số
WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức như sau:
( )
( ) i i 1 i 1 p SI i 1 i 1 i q q BP C WQI q c«ng thøc 1 BP BP + + + + - - = + - Trong đó:BPi: Hàm lượng giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1 tương ứng với mức i
BPi+1: Hàm lượng giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1 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 được đưa 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 (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
Nguồn: Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường.
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.
2.3.5.2. Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO)
29 Bước 1: Tính toán giá trị DO% bão hòa: - Tính giá trị DO bão hòa:
2 3
b· o hoµ
DO = 14.652- 0.41022T+ 0.0079910T - 0.000077774T
T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: oC).
- Tính giá trị DO% bão hòa:
DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100
DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)
Bước 2: Tính giá trị WQIDO:
( )
( ) i 1 i p i SI i i 1 i q q BP C WQI q c«ng thøc 2 BP BP + + - - = + - 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
Nguồn: Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường
Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1.
Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 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 được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 2.3
Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1.
2.3.5.3. Tính giá trị WQI đối với thông số pH
30
i 1 2 3 4 5 6
BPi ≤5.5 5.5 6 8.5 9 ≥9
qi 1 50 100 100 50 1
Nguồn: Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường.
Nếu giá trị pH≤5,5 thì WQIpH bằng 1.
Nếu 5,5< giá trị pH<6 thì WQIpH được tính theo công thức 2 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 được tính theo công thức 1 và sử dụng
bảng 2.4.
Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH bằng 1.
Tính toán WQI – TCMT
Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI được áp dụng theo công thức sau:
3 1 5 1 2 1 2 1 5 1 100
a b c b a pH xWQI WQI x WQI WQI WQI 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.
So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá
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:
31
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 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
Nguồn: Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục Môi trường
2.3.6.Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nƣớc thải của sông Công
Để đánh giá sơ bộ (độ chính xác không cao) về sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sông Công trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có thể áp dụng phương pháp do VESDEC đề xuất dưới đây.
Các chất ô nhiễm đặc trưng qua 3 thông số: DO, BOD5 và NH4+. Đây là những thông số đặc trưng cho các chất gây ô nhiễm từ các nguồn thải khác nhau: nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và du lịch.
Giới hạn cho phép đối với các mục tiêu sử dụng nguồn nước, trong đó trọng tâm là là sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Do vậy QCVN 08:2008/BTNMT, mức A2 được sử dụng làm căn cứ đánh giá.
Đối với BOD5 và NH4 +
, đánh giá khả năng chịu tải theo công thức:
S C x k A 1 Trong đó:
A: Chỉ số đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải; k: Hệ số lưu lượng dòng chảy
C: Hàm lượng thông số đánh giá tại điểm quan trắc;
32
Hệ số lưu lượng dòng chảy (k) thể hiện khả năng tự làm sạch của nguồn nước mặt, giá trị lưu lượng càng cao thì khả năng tự làm sạch càng lớn. Hệ số k quy định như sau:
Bảng 2.6. Hệ số lưu lượng dòng chảy
Lƣu lƣợng trung bình hàng năm (m3
/s) Hệ số k < 5 0,1 5 – < 10 0,2 10 – < 20 0,3 20 – < 50 0,4 50 – < 100 0,5 100 – < 200 0,6 200 – < 500 0,7 500 – < 1.000 0,8 1.000 – < 2.000 0,9 > 2.000 1,0
Dòng sông Công nằm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, lưu lượng dòng chảy trung bình năm khoảng 20 - 25 m3
/s, do vậy k = 0,4.
Chỉ số đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải (chỉ số A) của các điểm nguồn nước mặt được đánh giá theo các mức sau:
Bảng 2.7. Chỉ số đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải
Giá trị chỉ số A Đánh giá < 1 Rất cao < 1 - 2 Cao < 2 - 3 Trung bình < 3 - 4 Kém < 4 - 5 Rất kém > 5 Không có khả năng
Riêng đối với thông số DO đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải (chỉ số A) sẽ căn cứ như sau:
33
Bảng 2.8. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của DO
Giá trị chỉ số A Đánh giá >7,6 (độ bão hòa ở 25o C Rất cao 7,6 - > 6 Cao 6 - > 5 Trung bình 5 - > 4 Kém 4 - > 3 Rất kém
<3,0 Không có khả năng tiếp nhận thêm chất thải
2.3.7. Ƣớc tính thải lƣợng ô nhiễm
Tính thải lượng từng loại nguồn thải trong một đơn vị thời gian.
Theo đó lượng thải của một đối tượng phát thải được tính bằng công thức: Qpt = V x F
Trong đó:
- Qpt: là thải lượng (tính bằng kg, gam chất thải)
- V: đơn vị của nguồn phát thải (số dân, vật nuôi hoặc diện tích khu đô thị...) - F: là hệ số phát thải trên mỗi đơn vị nguồn phát thải trong một đơn vị thời gian (gam hoặc kg trên mỗi đơn vị nguồn phát thải trong một khoảng thời gian là ngày hoặc năm...). Hệ số phát thải được tra cứu tại Assessment of Sources of Air, water and land Polution – WHO 1993.
Ước tính tổng thải lượng ô nhiễm
Tổng lượng thải phát sinh trên lưu vực một con sông hay một hồ nước không xâm nhập toàn bộ 100% vào môi trường nước. Phần lớn thải lượng bị tự phân huỷ trên bề mặt do quá trình làm sạch tự nhiên, bị hấp thụ vào thực vật hoặc bị giữ lại khi ngấm vào đất. Tỷ lệ phần chất chất ô nhiễm xâm nhập môi trường nước được gọi là hệ số chảy tràn (run-off coefficient). (Nguồn: Nghiên cứu quản lý môi trường nước các lưu vực sông Việt Nam-JICA 2010) [3].
34
Bảng 2.9. Hệ số chảy tràn đối với một số nguồn ô nhiễm điển hình
Dạng nguồn
thải Tên nguồn
Hệ số (theo tỷ lệ đô thị hoá)
<5% 5%-10% 10-15% >15%
Nguồn điểm
Sinh hoạt 0,1 0,4 0,7 0,9
Cơ sở (bệnh viện, bãi rác,
trang trại, nhà máy) 1
Nguồn diện
Chăn nuôi 0,01 0,04 0,07 0,09 Nông nghiệp, đô thị, rừng 1
Lượng thải xâm nhập môi trường nước lưu vực sông Công khu vực nghiên cứu được tính như sau:
Qtổng = Rsinh hoạt x (Qpt sinh hoạt) + Rchăn nuôi x (Qpt chăn nuôi) + Rnông nghiêp x (Qpt nông nghiệp) + .... +Rcơ sở x (Qpt cơ sở)
35
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Công và các phụ lƣu của sông Công 3.1.1. Đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Công giai đoạn 2005-2011
Giá trị các thông số quan trắc chất lượng nước trên sông Công thấp hơn so với sông Cầu, tuy nhiên chất lượng nước không đáp ứng quy chuẩn nước cấp cho sinh hoạt (mức A1 và A2 của QCVN 08:2008/BTNMT). Theo không gian, do đặc trưng ô nhiễm tại từng khu vực mà diễn biến hàm lượng các chất ô nhiễm là khác nhau, như tại khu vực thượng lưu, do có nhiều hoạt động khai thác khoáng sản mà hàm lượng một số kim loại nặng cao hơn so với hạ lưu, ngược lại, tại khu vực hạ lưu, tại một số khu vực tập trung đông dân cư, mức độ ô nhiễm hữu cơ, các chất dinh dưỡng phía hạ lưu cao hơn so với thượng lưu. Theo thời gian, từ năm 2005 trở lại đây mức độ ô nhiễm có xu hướng diễn biến khá phức tạp, cụ thể như sau:
Thông số TSS
Hàm lượng TSS trung bình của sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu từ năm 2005-2011 có xu hướng giảm. Hàm lượng TSS
