6. Cấu trúc luận văn
1.4.Tiêu chí đánh giá nước“An toàn và Ngon” của HueWACO [6]
Nước“An toàn và Ngon” là nước có chất lượng cao hơn chất lượng quy định (QCVN 01: 2009/BYT), nước không có mùi mốc, mùi clo nặng và vị ngọt dễ chịu.
Bảng 1.8. Tiêu chí nước“An toàn và Ngon” của HueWACO [6], [19], [20]
STT Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chí nước “An toàn và Ngon” của HueWACO* QCVN 01:2009/ BYT Tiêu chuẩn nước uống của Canada Tiêu chuẩn nước uống của Nhật Bản 1 Mùi vị Không có mùi, vị lạ Không có mùi, vị lạ Không có mùi, vị lạ Không có mùi, vị lạ 2 Độ đục NTU ≤ 0,4 ≤ 2,0 ≤ 1,0 ≤ 2,0 3 pH 6,8 – 8,5 6,5 – 8,5 6,5 – 8,5 5,8 – 8,6 4 Clo dư mg/L 0,1 – 0,5 0,3 – 0,5 < 1,0 0,1 – 1,0 5 Mangan tổng mg/L ≤ 0,02 ≤ 0,3 ≤ 0,05 ≤ 0,3 6 Sắt tổng mg/L ≤ 0,05 ≤ 0,3 ≤ 0,3 ≤ 0,3 7 Nhôm mg/L < 0,10 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 8 THMs µg/L ≤ 50 ≤ 460 ≤ 100 ≤ 100
(*): giá trị quy định trên mạng cấp
Ý nghĩa các chỉ tiêu:
- Chỉ tiêu mùi vị: Mùi vị khác lạ nhất là mùi mốc của tảo và mùi clo dư nặng gây cảm giác khó chịu khi uống;.
- Chỉ tiêu độ đục: Nước có độ đục cao biểu thị nhiễm bẫn cao, gây cảm giác khó chịu khi uống nước;.
- Chỉ tiêu pH: pH là phép đo độ axit và độ kiềm của nước; pH = 7 là môi trường trung tính. pH ảnh hưởng đến vị của nước;.
- Chỉ tiêu clo dư: Chỉ tiêu này nói lên rằng nhiều người cảm nhận nước ngon khi hàm lượng clo dư thấp (không gây mùi nhưng phải đảm bảo khử trùng nước);.
- Chỉ tiêu sắt tổng và mangan tổng: sắt tổng và mangan tổng ở nồng độ thấp (≤0,3 mg/L) không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, nhưng chúng tích tụ dần trong hệ thống cấp nước, làm nước có mùi tanh, hệ thống cấp nước có màu vàng hoặc đen gây khó chịu cho người sử dụng;.
- Chỉ tiêu nhôm: Ở nồng độ thấp không gây ảnh hưởng đến sức khỏe nhưng nếu nồng độ cao sẽ gây ra các bệnh Alzheimei và gia tăng quá trình lão hóa [10].;
- Chỉ tiêu THMs: Hình thành các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng khi clo đưa vào tiếp xúc với các chất hữu cơ tự nhiên trong nước dễ tạo thành hợp chất có thể gây ung thư và nồng độ THMS gia tăng trong thời gian nước được truyền tải đến vòi khách hàng.
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này, cần nghiên cứu các nội dung sau:
(i). Khẳng định độ đúng/độ lặp lại của phương pháp phân tích các thông số CLN như sắt tổng, mangan tổng và nhôm;.
(ii). Thu thập số liệu CLN máy trên mạng ở thành phố Huế và vùng phụ cận trong giai đoạn từ năm 2009 đến 2013 của HueWAC;O.
(iii). Sử dụng các số liệu phân tích có sẵn của HueWACO từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2010 để đánh giá khả năng loại bỏ thông số THMs khi tính WQIH.;
(iv). Lấy mẫu và phân tích các thông số CLN máy theo tiêu chí nước “An toàn và Ngon” của HueWACO từ tháng 11/2013 đến tháng 06/2014 (4 đợt lấy mẫu và phân tích) ở khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận.;
(v). Áp dụng mô hình WQIC và WQIH để: + So sánh hai mô hình;
+ So sánh, đánh giá CLN máy từ năm 2009–2013;
+ Đánh giá CLN máy ở thành phố Huế và vùng phụ cận từ tháng 11/2013 đến tháng 06/2014.
(vi). Trên cơ sở tính WQIH, tiến hành phân loại và phân vùng CLN máy trên mạng lưới cấp nước.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nước máy trên mạng lưới cấp nước ở thành phố Huế và vùng phụ cận thuộc HueWACO.
- Thời gian khảo sát từ tháng 11/2013 đến tháng 06/2014.
2.2.2. Chuẩn bị mẫu cho phân tích
i) Thời gian lấy mẫu: tiến hành lấy mẫu 04 đợt + Đợt 1: ngày 04/11/2013 – 24/12/2013
+ Đợt 3: ngày 03/03/2014 – 22/04/2014 + Đợt 4: ngày 05/05/2014 – 23/06/2014
ii) Vị trí lấy mẫu
- Vùng khảo sát: Kkhảo sát theo bản đồ mạng lưới cấp nước thành phố Huế và vùng phụ cận. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Vị trí lấy mẫu: Llấy mẫu ở 14 khu vực, tương ứng với 17 CMA (phân vùng theo mạng lưới) của HueWACO. Tại mỗi khu vực lấy mẫu 4 đợt (2 tháng/1 đợt). Trong mỗi đợt lấy 5 mẫu ở 5 vị trí khác nhau trong mỗi khu vực.Vị trí lấy mẫu thể hiện ở hình 2.1 và bảng 2.1
Bảng 2.1. Mô tả các vị trí lấy mẫu trên mạng lưới cấp nước Khu vực
lấy mẫu CMA PHƯỜNG/ XÃ
1 CMA 01 Phường An Hoà– Hương Sơ
2 CMA 2 và 6 Phường Phú Cát – Phú Hiệp – Phú Hậu– Phường Vỹ Dạ
3 CMA 3 và 4 Phường Phú Thuận – Tây Lộc – Thuận Hoà – Phú Bình – Thuận Lộc – Thuận Thành – Phú Hoà
4 CMA 05 Phường Kim Long – Hương Long
5 CMA 7 và 8 Phường Phú Hội – Vĩnh Ninh – Phú Nhuận–An Đông – Xuân Phú
6 CMA 09 Phường Đúc – Thuỷ Biều–Thuỷ Xuân 7 CMA 10 Phường Phước Vĩnh – An Cựu– Trường An
8 CMA11 Phường An Tây
9 CMA 13 Phường Hương An – Hương Văn– xã Hương Văn –xã Hương Toàn
10 CMA 21 Phường Hương Hồ –xã Hương Thọ
11 CMA 24 Phường Phú Dương – Phú Thượng – xã Phú Mỹ –Phú An – Phú Xuân – Phú Hồ– Phú Mậu– Phú Thanh 12 CMA 25 Thị trấn Thuận An – xã Phú Thuận – Phú Hải 13 CMA 26 Phường Hương Vân – xã Thuỷ Thanh
14 CMA 28 Phường Thuỷ Phương – Thuỷ Dương – Thuỷ Châu – xã Thuỷ Bằng
iii. Lấy mẫu, xử lý và bảo quản khi phân tích các thành phần của nước được thực hiện theo [1] gồm:
- TCVN 5992 – 1995 (ISO 5667 – 2:1991): Chất lượng nước - Lấy mẫu – Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu;
- TCVN 5993 – 1995 (ISO 5667 – 3: 1991): Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu;
- TCVN 5995 – 1995 (ISO 5667 – 5:1991): Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu nước và nước dùng để chế biến thực phẩm và đồ uống;
Dụng cụ lấy mẫu là các chai nhựa sạch 500 mL, có nắp vặn. Các chai lấy mẫu được rửa sạch theo đúng yêu cầu trong TCVN [1];.
Lấy mẫu nước ở vòi nước khách hàng, xả nước từ 3–5 phút, sau đó lấy vào chai bằng cách cho nước chảy nhẹ nhàng trên thành chai, tránh tạo ra các bọt khí. Mẫu nước phải lấy đầy chai, không để khí từ bên ngoài thâm nhập vào bên trong;.
Các mẫu phân tích sắt tổng và mangan tổng được bảo quản bằng H2SO4 đậm đặc đến pH gần bằng 1, mẫu phân tích nhôm được bảo quản bằng HNO3 đậm đặc đến pH từ 1,2 – 1,5;.
Mẫu được phân tích ngay sau khi lấy mẫu, nếu không phải bảo quản ở nhiệt độ từ 0 đến 40C đến khi phân tích. Thời gian bảo quản tối đa cho từng thông số tuân theo TCVN 5993– 1995 (ISO 5667 – 3: 1991) – Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.
2.2.3. Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN
Các phương pháp đo/phân tích các thông số CLN là các phương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam.
Bảng 2.2. Các phương pháp đo/phân tích các thông số CLN [1]
STT Thông số (*) Phương pháp Thiết bị đo
1 Độ đục (đơn vị NTU) Khuyếch đục (TCVN 6184–1996 ) HACH (Mỹ) Mã 2100Q
2 pH Đo thế dùng điện cực thuỷ tinh
(TCVN 6492–1999 ) Hanna (Rumania) Mã HI 2211 3 Clo dư (đơn vị mg/L) Trắc quang (ISO 7393–1:1985) Hach (Mỹ) Mã DR2800 4 Mùi vị Cảm quan (TCVN 2653-78) 5 Sắt tổng (đơn vị mg/L) Trắc quang (TCVN 6177 – 1996) Hach (Mỹ) Mã DR2800 6 Mn tổng (đơn vị mg/L) Trắc quang (TCVN 6002 – 1995) Hach (Mỹ) Mã DR2800 7 Nhôm (đơn vị mg/L) Trắc quang (TCVN 6657 – 2000 E) Hach (Mỹ) Mã DR2800
(*) Các thông số từ 1 đến 3 đo tại hiện trường, các thông số còn lại phân tích tại phòng thí nghiệm của HueWACO. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.4. Phương pháp tính toán WQI
Tính toán theo mô hình WQIC và WQIH
Cả hai mô hình WQIC và WQIH đều được tính toán từ các hệ số đại diện cho 3 yếu tố: phạm vi (F1), tần số (F2) và độ lớn (F3) trong đó F1 và F2 được xác định trực tiếp, F3 được xác định gián tiếp.
732 , 1 F + F + F - 100 = WQI = WQI 2 3 2 2 2 1 H C
2.2.5. Phương pháp đánh giá và phân loại CLN
Đánh giá và phân loại CLN dựa vào bảng phân loại theoWQI nêu ở bảng 1.7.
- Độ lặp lại được đánh giá qua độ lệch chuẩn tương đối (RSD) khi phân tích mẫu thực tế và so sánh với RSDH tính theo phương trình Horwitz.
Độ lệch chuẩn tương đối:
y S
RSD(%) ×100
= trong đó, S là độ lệch chuẩn của các kết quả phân tích với n = 5 y là trung bình số học của các kết quả phân tích với n = 5
Độ lệch chuẩn tương đối theo Horwitz (RSDH) được tính theo công thức: RSDH =
trong đó, C là nồng độ kim loại được biểu diễn bằng phân số.
Khi phân tích trong nội bộ một phòng thí nghiệm, nếu đạt được RSD ≤ RSDH , thì độ lặp lại của phương pháp phân tích đạt yêu cầu [17].
- Độ đúng: Độ đúng của phương pháp phân tích 1 thông số CLN bất kỳ có thể được đánh giá thông qua độ thu hồi. Độ thu hồi (Recovery) được xác định theo công thức [17]: % 100 A I - F (%) x R =
trong đó, I là nồng độ chất phân tích (hay thông số CLN) trong mẫu; A là nồng độ chất phân tích thêm chuẩn vào mẫu; F là nồng độ chất phân tích xác định được trong mẫu có thêm chuẩn.
Độ thu hồi của phương pháp phân tích kim loại từ 80 - 120 là chấp nhận được [17].
2.2.67. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
Áp dụng Excel 2010 để xử lý và kiểm tra các số liệu thực nghiệm, phân tích phương sai 2 yếu tố (ANOVA 2 yếu tố) để so sánh, đánh giá CLN.
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kiểm soát chất lượng các phương pháp phân tích
Các phương pháp áp dụng để phân tích CLN trong nghiên cứu này là các phương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam.Trước khi áp dụng các phương pháp này để phân tích CLN máy, các phương pháp phân tích được đánh giá độ tin chúng tôi tiến hành kiểm soát chất lượng của phương pháp phân tích qua đánh cậy thông qua giá độ đúng (bằng cách phân tích mẫu thêm chuẩn – spiked sampled) và độ lặp lại của phương pháp phân tích.
Trong các thông số CLN khảo sát, 3 thông số sắt tổng, mangan tổng và nhôm thường mắc sai số lớn khi phân tích. Vì vậy, phương pháp xác định 3 thông số này được lựa chọn để đánh giá độ tin cậy của phương pháp.
Đánh giá độ đúng thông qua độ thu hồi. , nên trong luận văn chúng tôi chỉ tập trung kiểm soát chất lượng phương pháp phân tích 3 thông số trên. Yếu tố kiểm soát là độ đúng và độ lặp lại.
Độ đúng: Độ đúng của phương pháp phân tích 1 thông số CLN bất kỳ có thể được đánh giá thông qua độ thu hồi. Độ thu hồi (Recovery) được xác định theo công thức: % 100 A I - F (%) x R =
trong đó, I là nồng độ chất phân tích (hay thông số CLN) trong mẫu; A là nồng độ chất phân tích thêm chuẩn vào mẫu; F là nồng độ chất phân tích xác định được trong mẫu có thêm chuẩn.
Độ thu hồi của phương pháp phân tích sắt tổng, nhôm, mangan tổng được nêu ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả xác định độ thu hồi của phương pháp phân tích
Thông số CLN F (mẫu đã thêm chuẩn)(mg/L) I (mẫu) (mg/L) A (phần thêm chuẩn)(mg/L) R (%) Nhôm 0,204 0,095 0,097 112 Sắt tổng 0,085 0,046 0,045 87
Mangan tổng 0,049 0,025 0,023 104 Thông số CLN F (mẫu đã thêm chuẩn)(mg/L) I (mẫu) (mg/L) A (phần thêm chuẩn)(mg/L) R (%) Nhôm 0,204 0,095 0,097 112 Sắt tổng 0,085 0,046 0,045 87 Mangan tổng 0,049 0,025 0,023 104
Trong đó: I là nồng độ chất phân tích trong mẫu thực nước máy được lấy tại nhà bà Nguyễn Thị Lạc - Liên xã Hương Hồ (CMA 21, đợt 1). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhôm được xác định theo phương pháp trắc quang dùng pyrocatechol tím (đo màu ở λ = 580 nm); sắt tổng được xác định theo phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10 phenantrolein (đo màu ở λ = 510 nm); mangan tổng được xác định theo phương pháp trắc phổ dùng thuốc thửfomaldoxim (đo màu ở λ = 450 nm).
Từ kết quả thu được nêuThực nghiệm ở bảng 3.1 cho thấy, độ thu hồi của cả ba phương pháp đều nằm trong giới hạn cho phép từ 80 – 120 [17]. Vậy phương pháp xác định sắt tổng, mangan tổng và nhôm đạt có độ đúng tốt.
Độ lặp lại: Để đánh giá độĐộ lặp lại của phương pháp phân tích được đánh giá trên mẫu thực khi phân tích mẫu , chúng tôi tiến hành phân tích mẫu nước máy ttại nhà bà Nguyễn Thị Lạc - Liên xã Hương Hồ (CMA 21, đợt 1) ba năm lần (n = 35), sau đó), rồi tính độ lệch chuẩn tương đối (RSD) và độ lệch chuẩn tương đối theo Horwitz (RSDH). y 100 × S = (%) RSD
Trong đó, S là độ lệch chuẩn của các kết quả phân tích y1, y2, y3 với n = 3: y là trung bình số học của các kết quả phân tích (n = 3).
RSDH (%) = 21−0,5lgC
Khi xác định nồng độ C trong nội bộ một phòng thí nghiệm thì RSD nhỏ hơn một nửa RSDH là chấp nhận được [15].
Độ lệch chuẩn tương đối và độ lệch chuẩn tương đối theo Horwitz của kết quả phân tích nhôm, sắt tổng, và mangan tổng được nêu ở bảng 3.2.
(3.1)
Bảng 3.2. Độ lặp lại của phương pháp phân tích sắt tổng, mangan tổng và nhôm Thông số y1 (mg/L) y2 (mg/L) y3 (mg/L) y (TB) (mg/L) Sắt tổng 0,046 0,044 0,048 0,046 Mangan tổng 0,025 0,026 0,024 0,025 Nhôm 0,095 0,092 0,097 0,096 Kết quả Sắt tổng Mangan tổng Nhôm Lần 1 (mg/L) 0,046 0,025 0,095 Lần 2 (mg/L) 0,044 0,026 0,092 Lần 3 mg/L) 0,048 0,024 0,097 Lần 4 mg/L) 0,042 0,026 0,098 Lần 5 mg/L) 0,045 0,025 0,1 y (TB) (mg/L) 0,045 0,025 0,096 RSD (%) 5,0 3,3 3,2 1/2 RSDH (%) 12,8 13,9 11,4
Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy: các RSD đều nhỏ hơn 1/2 RSDH, do đó phương pháp phân tích sắt tổng, mangan tổng và nhôm có độ lặp lại tốt.
Việc kiểm tra chất lượng phương pháp phân tích 3 thông số đã nêu được tiến hành định kỳ 1 tháng/lần tại phòng thí nghiệm của HueWACO.
3.2. Lựa chọn mô hình WQI để đánh giá CLN máy.
3.2.1. Nguyên tắc lựa chọn
Việc lựa chọn mô hình WQI phù hợp được tiến hành trên cơ sở so sánh 2 Để lựa chọn được mô hình WQI phù hợp, chúng tôi đã tiến hành so sánh 2 mô hình WQI tổng quát của CCME –WQI truyền thống (WQIC) với CCME - WQI có trọng số (WQIH). Trên cơ sở các kết quả thu được, chúng tôi đã lựa chọn mô hình phù hợp
nhất để đánh giá CLN máy. Mô hình lựa chọn phải đảm bảo khắc phục được những hạn chế của WQI – tính “mập mở” và tính “cứng nhắc”.
3.2.2. Kiểm tra độ nhạy của 2 mô hình WQIC và WQIH
Để kiểm tra độ nhạy của hai mô hình WQIC và WQIH, chúng tôi tiến hành tính các giá trị WQIC (theo công thức từ 1.1 đến 1.8 ở mục 1.2.4) và WQIH (từ công thức 1.9 đến 1.15 theo mục 1.2.4), sử dụng số liệu CLN máy ở thành phố Huế và vùng phụ cận đợt 1 (từ tháng 11/2013 đến tháng 12/2013) với 7 thông số lựa chọn (độ đục, pH, clo dư, mùi vị, sắt tổng, mangan tổng và nhôm (n=7)) trong hai trường hợp:
i. Chỉ có một thông số không đạt (có 1 mẫu không đạt). Các thông số còn lại đều tốt với số lượng mẫu phân tích (N = 70 mẫu).
ii. Chỉ có một thông số không đạt (có 1 mẫu không đạt). Các thông số còn lại đều tốt với N=5 mẫu.
Kết quả tính WQIC và WQIH được nêu ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Các kết quả tính WQIC và WQIH
Số lượng mẫu (N) WQIH (Phân loại)
WQIC
(Phân loại) Thông số không đạt (a)
N = 70 98 (I) 90 (II) Đđộ đục (2 NTU)
99 (I) 90 (II) pH (8,5)
99 (I) 87 (II) cClo dư (< 0,05mg/L) 95 (I) 87 (II) mMangan tổng (0,3
mg/L)
99 (I) 89 (II) Ssắt tổng (0,3 mg/L) 100 (I) 90 (II) Nhôm (0,2 mg/L)
N = 5 87 (II) 75 (III) đĐộ đục (2 NTU) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
90 (II) 75 (III) pH (8,5)
94 (II) 78 (III) cClo dư (< 0,05 mg/L) 82 (II) 66 (III) Mmangan tổng (0,3
mg/L)
82 (II) 66 (III) sSắt tổng (0,3 mg/L) 89 (II) 72 (III) nNhôm(0,2 mg/L) CLN mong đợi tốt (II ) – rất tốt (I)
Trong đó, (a) là các giá trị đạt QCVN 01:2009/BYT nhưng không đạt tiêu