Bảng 2.1.Vị trí quan trắc đưa vào tính toán
TT Kí
hiệu Vị trí
Tọa độ
Đặc điểm nơi quan trắc
Kinh độ Vĩ độ
1 NM1 Thôn Cổ Đô - Xã Cổ Đô - Ba
Vì 0536900 2353000 Nƣớc trong, dòng chảy mạnh 2 NM2 Hoắc Châu - Châu Sơn - Ba Vì 0540900 2354901 Nƣớc trong, dòng chảy mạnh 3 NM3 Phú Thịnh - Sơn Tây 0545900 2353001 Nƣớc trong, dòng chảy mạnh 4 NM4 Cẩm Đình - Phúc Thọ 0557500 2339202 Nƣớc trong, dòng chảy mạnh 5 NM5 Vân Hà - Phúc Thọ 0565700 2340301 Nƣớc trong, dòng chảy mạnh 6 NM6 Thôn Bá Nội - Hạ Mỗ - Đan
Phƣợng 0572001 2339304 Nƣớc trong, dòng chảy mạnh 7 NM7 Thƣợng Cát - Từ Liêm 0576451 2333736 Gần điểm khai thác cát Liên Mạc,
nƣớc trong, không mùi
8 NM8 P.Tứ Liên - Q.Tây Hồ 0587573 2331186 Gần khu trồng chuối và hoa màu. Nƣớc trong, không mùi
9 NM9 Cầu Vĩnh Tuy - Quận Hoàng
Mai 0591158 2322782
Cầu Vĩnh Tuy – cảng Hà Nội, nƣớc trong, không mùi
10 NM10 Thúy Lĩnh - P. Lĩnh Nam - Q.
Hoàng Mai 0594417 2320711
Sau cửa sông Đào Bắc Hƣng Hải, cách bến đò 250m, dòng chảy nhẹ
11 NM11 Duyên Hà - Thanh Trì 0591634 2314926
Hạ lƣu mƣơng thoát nƣớc của trạm bơm Yên Sở. Cách trạm bơm Yên Sở 700m, dòng chảy nhẹ 12 NM12 Tại Phà Mễ Sở - Hồng Vân -
Thƣờng Tín 0593908 2310320 Nƣớc trong, dòng chảy nhẹ 13 NM13 Thống Nhất - Thƣờng Tín 0595443 2301888 Nƣớc trong, dòng chảy nhẹ 14 NM14 Hồng Thái - Phú Xuyên 0600901 2296056 Nƣớc trong, dòng chảy nhẹ 15 NM15 Quang Lãng - Phú Xuyên 0603942 2285522 Nƣớc trong, dòng chảy vừa phải
Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
24
Tiến hành khảo sát, lấy mẫu tại 15 điểm phân bố đều dọc từ Ba Vì xuống đến Phú Xuyên để đánh giá đƣợc đặc trƣng của nƣớc sông Hồng khi tiếp nhận các nguồn thải và tại các vị trí nƣớc sông đƣợc sử dụng cho các mục đích nhƣ cấp cho sinh hoạt, tƣới tiêu thủy lợi, nuôi thủy sản….
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
25 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu có liên quan
- Thu thập, tổng quan các tài liệu Quốc tế và Việt Nam về phƣơng pháp tính chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) trong đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt. Các tài liệu chính là:
+ Các tài liệu của Cơ quan Bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (US EPA), Quỹ vệ sinh Quốc gia (National Sanitation Foundation – NSF) và các bang của Hoa Kỳ về WQI và phân loại chất lƣợng nƣớc [23], [24], [28];
+ Các tài liệu của Cơ quan môi trƣờng các bang British Columbia, Nova Scotia, New Foundland (Canada) về phƣơng pháp và áp dụng WQI [16], [18], [20]; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Các công trình nghiên cứu về phân loại và phân vùng chất lƣợng nƣớc trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh (do Lê Trình chủ trì), Thừa Thiên – Huế, Quảng Trị (do Nguyễn Văn Hợp chủ trì), … [7], [8], [12];
- Các đề án, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội các quận/huyện ven sông Hồng; quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội đến năm 2020…[1];
- Các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt; tiêu chuẩn cấp nƣớc cho tƣới tiêu thủy lợi, nuôi trồng thủy sản…[2], [3].
2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu, phân tích
Trong khuôn khổ chƣơng trình: “Giám sát chất lƣợng môi trƣờng của sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội”. Do Trung tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trƣờng – Sở Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội thực hiện, tác giả luận văn đã tham gia khảo sát, lấy mẫu tại 15 điểm dọc từ Ba Vì xuống đến Phú Xuyên vào 2 đợt (tháng 3 và tháng 8/2010), đo đạc thêm các thông số độ đục, nhiệt độ để phục vụ cho việc tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI).
Phương pháp và dụng cụ lấy mẫu:
+ Phƣơng pháp lấy mẫu theo tiêu chuẩn Việt Nam 5996-1995 (ISO 5667-6: 1990- hƣớng dẫn lấy mẫu ở sông và suối);
Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
26
+ Thiết bị đo chất lƣợng nƣớc đa chỉ tiêu TOA WQC-22A;
+ Tọa độ của điểm lấy mẫu đƣợc xác định bằng thiết bị định vị toàn cầu (GPS);
+ Mẫu đƣợc lấy tại các điểm đặc trƣng của khu vực.
Mẫu đƣợc bảo quản theo TCVN 5993-1995 (ISO5667-3:1985) và chuyển thẳng đến phòng thí nghiệm của Trung tâm ngay sau khi việc lấy mẫu kết thúc. Điều kiện bảo quản vẫn đƣợc duy trì trong thời gian tiến hành phân tích tại phòng thí nghiệm.
Phương pháp phân tích
Bảng 2.2. Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu chất lượng nước
TT Chỉ tiêu phân tích Phƣơng pháp
phân tích Thiết bị
1 pH TCVN 6492:1999
Thiết bị đo chất lƣợng nƣớc đa chỉ tiêu TOA
(WQC-A22)
2 DO SMEWW4500-OC
3 Nhiệt độ 4 Độ đục
5 BOD5 TCVN 6001:1995 YSI 5000
6 COD SMEWW 5220 D DR 4000 – HACH
7 TSS TCVN 6625-2:2000 Cân phân tích - TOLEDO
8 Amoni (NH4
+) (Tính
theo N) Method – HACH 8038 Điện cực màng - TOLEDO
9 Photphats (PO4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3-) (Tính
theo P) TCVN 6494-2:2000 DR 4000 – HACH
10 Coliform tổng số TCVN 6187-1:1996 P.P nhiều ống (MPN)
2.2.3. Các phƣơng pháp tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI)
Nhƣ đã trình bày ở phần tổng quan chung, hiện rất nhiều quốc gia trên thế giới đã triển khai áp dụng các mô hình chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) với nhiều mục đích khác nhau, phổ biến theo mô hình tính toán của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ (NSF-WQI). Còn tại Việt Nam, cũng đã có một số nghiên cứu về chỉ số WQI áp
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
27
dụng cho sông Đồng Nai, sông Hậu (nghiên cứu của TS. Tôn Thất Lãng), sông và kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh (nghiên cứu của PGS. TS Lê Trình), sông Hƣơng (nghiên cứu của Nguyễn Văn Hợp và nnk),…, là cơ sở cho việc xác lập và áp dụng WQI chung trong quản lý môi trƣờng nƣớc mặt trên phạm vi cả nƣớc.
Trong phạm vi luận văn, tác giả đã lựa chọn phƣơng pháp tính WQI theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT và phƣơng pháp đánh giá theo chỉ tiêu tổng hợp, áp dụng thực tế cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội), để thấy đƣợc những ƣu điểm và hạn chế của phƣơng pháp. Từ đó, đề xuất cải tiến phƣơng pháp tính WQI cho phù hợp.
2.2.3.1. Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011
a- Lựa chọn thông số
Các thông số lựa chọn để tính toán: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, pH, TSS , độ đục, N-NH4, P-PO4, tổng Coliform.
b- Tính toán WQI
Tính toán WQI thông số
* WQI thông số (WQISI): đƣợc tính toán theo công thức nhƣ sau:
1 1 1 1 i p i i i i i SI BP C q BP BP q q WQI Trong đó:
BPi: nồng độ giới hạn dƣới của giá trị thông số quan trắc đƣợc quy định trong bảng 2.3 tƣơng ứng với mức i;
BPi+1: nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc đƣợc quy định trong bảng 2.3 tƣơng ứng với mức i+1;
qi: giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng 2.3 tƣơng ứng với giá trị BPi; qi+1: giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng 2.3 tƣơng ứng với giá trị BPi+1;
Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
28
Cp: giá trị của thông số quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán.
Bảng 2.3.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 ≤2.500 2 75 6 15 0,2 0,2 20 30 5.000 3 50 15 30 0,5 0,3 30 50 7.500 4 25 25 50 1 0,5 70 100 10.000 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.
Bƣớc 1: tính toán giá trị DO % bão hòa: - Tính giá trị DO bão hòa: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3 2 000077774 . 0 0079910 . 0 41022 . 0 652 . 14 T T T DObaohoa
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)
Bƣớc 2: Tính giá trị WQIDO: p i i i i i i SI C BP q BP BP q q WQI 1 1 Trong đó:
Cp: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tƣơng ứng với mức i, i+1 trong bảng 2.3 (2.2)
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
29
Bảng 2.4.Bảng quy định các giá trị BPii 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 DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1;
Nếu 20< DO% bão hòa< 88 thì WQIDO đƣợc tính theo công thức 2.2 và sử dụng bảng 2.4;
Nếu 88≤ DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100;
Nếu 112< DO% bão hòa< 200 thì WQIDO đƣợc tính theo công thức 2.1 và sử dụng bảng 2.4;
Nếu DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1. * Tính giá trị WQI đối với thông số pH
Bảng 2.5.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 pH≤5,5 thì WQIpH = 1;
Nếu 5,5< pH<6 thì WQIpH đƣợc tính theo công thức 2.2 và sử dụng bảng 2.5; Nếu 6≤ pH≤8,5 thì WQIpH = 100;
Nếu 8,5< pH< 9 thì WQIpH đƣợc tính theo công thức 2.1 và sử dụng bảng 2.5; Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH = 1.
Tính toán WQI
Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI cuối cùng đƣợc áp dụng theo công thức sau:
3 / 1 2 1 5 1 2 1 5 1 100 b c b a a pH WQI WQI WQI WQI WQI (2.3) Trong đó:
Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
30
WQIa: giá trị WQI đã tính toán đối với 5 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 ;
WQIb: giá trị WQI đã tính toán đối với 2 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 đƣợc làm tròn thành số nguyên)
c- So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá
Sau khi tính toán đƣợc WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tƣơng ứng với mức đánh giá chất lƣợng nƣớc để so sánh, đánh giá, cụ thể nhƣ sau:
Bảng 2.6. Mức đánh giá chất lượng nước theo chỉ số WQI
Giá trị WQI Mức đánh giá chất lƣợng nƣớc Màu
91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt Xanh nƣớc biển
76 - 90
Sử dụng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt
nhƣng cần các biện pháp xử lý phù hợp Xanh lá cây
51 - 75
Sử dụng cho mục đích tƣới tiêu và các mục
đích tƣơng đƣơng khác Vàng
26 - 50
Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích
tƣơng đƣơng khác Da cam
0 - 25
Nƣớc ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý
trong tƣơng lai Đỏ
2.2.3.2. Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên chỉ tiêu tổng hợp
Phƣơng pháp truyền thống đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nƣớc dựa trên việc đối sánh giữa các yếu tố đặc trƣng cho môi trƣờng Ci (i = 1,2,...n) với các giá trị Cio theo tiêu chuẩn cho phép (mỗi nƣớc có TCCP riêng). Nghĩa là, dựa vào các số liệu điều tra, khảo sát, đo đạc, phân tích nhanh hoặc trong phòng thí nghiệm hoặc tính toán từ các mô hình để thu đƣợc dãy số liệu Ci tại các điểm không gian rj ứng với một thời điểm t, sau đó lập các bất đẳng thức Ci ≤ Cio hoặc Ci > Cio:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
31
+ Nếu Ci/Cio ≤ 1 chứng tỏ tại vị trí đó, giá trị nồng độ của chỉ tiêu Ci vẫn nằm trong TCCP, tức là môi trƣờng thành phần không bị ô nhiễm bởi chỉ tiêu Ci.
+ Nếu Ci/Cio > 1 chứng tỏ tại vị trí đó, giá trị nồng độ của chỉ tiêu Ci vƣợt giới hạn cho phép, tức là môi trƣờng thành phần đã bị ô nhiễm bởi chỉ tiêu Ci.
Tuy nhiên, phƣơng pháp này không thể mô tả đƣợc bức tranh tổng quát về chất lƣợng môi trƣờng dƣới dạng các biểu đồ và đồ thị.
Để khắc phục hạn chế nêu trên của phƣơng pháp truyền thống, phƣơng pháp đƣợc sử dụng thay thế là phƣơng pháp chỉ tiêu tổng hợp. Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng thành phần và đƣợc sử dụng từ những năm 80 ở các nƣớc nhƣ Liên Xô cũ, Mỹ, Đức... và ngày càng đƣợc phát triển ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Tƣ tƣởng chủ đạo của phƣơng pháp này là xem ở 1 điểm không gian khảo sát chịu tác động bởi tổ hợp của n chất có nồng độ Ci và vì vậy tiêu chí đánh giá chất giá môi trƣờng tại mỗi điểm không gian rj tƣơng ứng với thời điểm t bằng một chỉ tiêu tổng hợp P, đƣợc xác định bởi công thức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P = n i n i qi Cio Ci 1 1 (2.4) Trong đó: qi = Cio Ci
đƣợc gọi là trị số tƣơng đối của yếu tố Ci
Dựa vào nhóm chất Ci hoặc cả tổ hợp chất Ci mà mỗi nƣớc xây dựng đƣợc một chỉ tiêu giới hạn cho phép (TCCP) tổng hợp Po tƣơng ứng. Sau đó lại sử dụng các bất đẳng thức P ≤ Po hoặc P > Po để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng xấu, trung bình hay tốt.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là: Dễ nhận xét, dễ phân tích đánh giá về bức tranh phân bố tổng quát của chất lƣợng môi trƣờng trên miền không gian khảo sát tại thời điểm t; thuận lợi trong việc xây dựng các bản đồ hiện trạng môi trƣờng thành phần nói riêng và tổng hợp nói chung, đảm bảo độ tin cậy và tối ƣu về mặt kinh tế. Tuy nhiên, khi áp dụng phƣơng pháp này vào Việt Nam gặp một khó khăn là chƣa có TCCP Việt Nam Po cho P. Để khắc phục hạn chế đó, GS.TS Phạm Ngọc Hồ đã cụ thể hoá nhƣ sau [6]:
Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN
32
Giả sử trên miền không gian khảo sát ở thời điểm t có dãy số Ci thực nghiệm là tính toán từ mô hình.
C1, C2... Cn thuộc D là miền không gian khảo sát Lập các tỷ số n o n o io i C C C C C C ; ; 2 2 Hay no n n o io i C C q C C q C C q ; ;..., 2 2 2 1 Tách trong tập hợp n các giá trị qi thành 2 nhóm: + Nhóm 1: Gồm m giá trị có qi’