Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra trên địa bàn Thành phố Cần Thơ

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:104

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc thực hiện đề tài “Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra trên địa bàn TP. Cần Thơ” sẽ cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các cơ quan nhà nước và địa phương trong việc đề xuất các giải pháp đồng bộ giúp phát triển mô hình nuôi cá tra đồng thời hạn chế các tác động có hại đến môi trường nước. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra trên địa bàn Thành phố Cần Thơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRƯƠNG NGUYỄN HỒNG VÂN ỨNG DỤNG CHỈ SỐ WQI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT VÙNG NUÔI CÁ TRA TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ CẦN THƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRƯƠNG NGUYỄN HỒNG VÂN ỨNG DỤNG CHỈ SỐ WQI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT VÙNG NUÔI CÁ TRA TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ CẦN THƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. NGUYỄN KỲ PHÙNG TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2016
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN KỲ PHÙNG. Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 04 tháng 06 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 GS.TS. Hoàng Hưng Chủ tịch 2 PGS.TS. Huỳnh Phú Phản biện 1 3 PGS.TS. Phạm Hồng Nhật Phản biện 2 4 TS. Nguyễn Quốc Dũng Ủy viên 5 TS. Nguyễn Hoài Hương Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV GS.TS. Hoàng Hưng
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 20..… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trương Nguyễn Hồng Vân Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 19/04/1990 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường MSHV:1441810011 I- Tên đề tài: “Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra trên địa bàn Thành phố Cần Thơ” II- Nhiệm vụ và nội dung: - Thu thập số liệu quan trắc nước mặt vùng nuôi cá tra - Tính toán chỉ số WQI - Đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra. III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/8/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 17/5/2016 V- Cán bộ hướng dẫn: GS. TS Nguyễn Kỳ Phùng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) GS.TS. Nguyễn Kỳ Phùng
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Trương Nguyễn Hồng Vân
ii LỜI CÁM ƠN Sự thành công đến với một ai đó ngoài nỗ lực, cố gắng của bản thân đều phải gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian bắt đầu học tập tại trường Đại học Công Nghệ TP.HCM đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô trường Đại học Công Nghệ TP.HCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Kỳ đã tận tình hướng dẫn em qua từng buổi làm việc, nói chuyện, thảo luận về đề tài nghiên cứu. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy cô thì luận văn của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn cô. Trân trọng ! Trương Nguyễn Hồng Vân
iii TÓM TẮT Luận văn “Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra trên địa bàn Thành phố Cần Thơ” được thực hiện nhằm mục đích xác định mức độ ô nhiễm môi trường nước sông vùng nuôi cá tra tại Tp.Cần Thơ. Qua đó, đề xuất các giải pháp thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng nước sông trong vùng nuôi để đảm bảo nguồn nước đáp ứng cho mục tiêu và định hướng phát triển kinh tế - xã hội của TP.Cần Thơ trong tương lai. Trong những năm gần đây, nuôi trồng thủy sản ở khu vực ĐBSCL đã có một bước phát triển với diện tích và sản lượng nuôi trồng với quy mô lớn. Đồng thời, các hoạt động trong nuôi trồng và chế biến thủy sản ở ĐBSCL đã phát sinh các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, khí thải gây ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm môi trường nước từ hoạt động nuôi thủy sản gây ra do mật độ thả nuôi cao, lượng thức ăn và kháng sinh sử dụng nhiều dẫn đến tình trạng nước ao nuôi bị ô nhiễm và nước thải từ quá trình nuôi không được xử lý đạt quy chuẩn trước khi thải vào môi trường; bên cạnh đó thành phố Cần Thơ là vùng tập trung nhiều các loại đất phèn tiềm tàng và phèn hoạt động, sau mùa thu hoạch đã làm cho tầng phèn tiềm ẩn bị tác động sẽ diễn ra quá trình lan truyền phèn rất nhanh làm giảm độ pH môi trường nước. Từ kết quả tính toán chỉ số WQI cho thấy chất lượng nước mặt trong vùng nuôi cá tra nằm ở mức trung bình thích hợp sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác. Theo thời gian thì tại một vài vị trí quan trắc chất lượng nước sông trong khu vực có chiều hướng xấu hơn.Vì vậy, công tác quản lý tài nguyên nước trong vùng nuôi cá tra ở TP.Cần Thơ cần thiết phải chú trọng đến vấn đề bảo vệ chất lượng nước bằng các biện pháp công trình và phi công trình để đảm bảo nguồn nước đáp ứng cho mục tiêu và định hướng phát triển kinh tế - xã hội TP. Cần Thơ trong tương lai.
iv ABSTRACT The Thesis “Application Water Quality Index – WQI for assessment of the surface water quality at Pangasius catfish farming areas in Can Tho City” is studied to define polluted levels of river’s water environment at Pangasius farming areas in Can Tho City. Accordingly, we can propose reasonable measures to protect the water environment of river at Pangasius farming areas and ensure that it is capable of socio-economic development in the future. In recent years, there is a development about the acreage and quantity production large-scale farming in the aquaculture in the Mekong Delta. At the same time, the activity in the aquaculture and aquatic product processing in the Mekong Delta has arisen sources of solid waste, liquid waste and emissions made the environmental pollutants. Pollution of water from aquaculture operations caused by high stocking density, food intake and antibiotic have been used many leads to polluted pond water and waste water from the breeding process is not treated up set standards before being discharged into the environment; Besides Can Tho city is the focus area many kind of the potential acid sulphate soils and the active alum soils, after harvest, there was the process spread rapidly of alum reduces pH of water environment due to the potential acid sulphate soils is affected. According to the results of WQI, water quality at Pangasius farming areas is inadequate and appropriate use for irrigation purposes and other similả purposes. Over time, the river’s water quality in the region has tended to worsen in some monitoring locations. Therefore, the management of water resource at Pangasius farming areas in Can Tho City basin has to notice the protection of water quality by work and non-work measures to ensure the goal and orientation of Can Tho City socio-economic development in the future.
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................ii TÓM TẮT ................................................................................................................. iii ABSTRACT ............................................................................................................... iv MỤC LỤC ................................................................................................................... v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................vii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 2 1.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC .......................................................................................................... 2 1.1.1. Chất lượng nước .................................................................................................. 2 1.1.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng nước ....................................................... 3 1.2. TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI) ........................... 5 1.2.1. Giới thiêu chung về WQI .................................................................................... 5 1.2.2. Phương pháp chung để xây dựng một mô hình WQI .......................................... 5 1.2.3. Ưu và hạn chế của WQI ...................................................................................... 6 1.2.4. Các mô hình chỉ số WQI đang được áp dụng trên thế giới ................................. 7 1.2.5. Chỉ số chất lượng nước ở Việt Nam .................................................................. 11 1.3. TỔNG QUAN VỀ TP. CẦN THƠ ................................................................. 16 1.3.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................................. 16 1.3.2. Phát triển thuỷ sản ............................................................................................. 20 1.3.3. Giới thiệu hoạt động quan trắc nuôi trồng thuỷ sản tại TP. Cần Thơ................ 21 1.3.4. Tổng quan về hoạt động nuôi cá tra tại TP. Cần Thơ ........................................ 23 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 28 2.1. ĐỐI TƯỢNG LÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................ 28 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 29 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................. 29 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÙNG NUÔI CÁ TRA TRÊN ĐỊA BÀN TP. CẦN THƠ .................................................................... 32 3.1. ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT THEO QCVN 08/2015/BTNMT ....................................................................................................... 32
vi 3.1.1. Quận Ô Môn ...................................................................................................... 32 3.1.2. Quận Thốt Nốt ................................................................................................... 37 3.1.3. Huyện Cờ Đỏ ..................................................................................................... 42 3.2. ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT THEO CHỈ SỐ WQI ......................................................................................................................... 47 3.3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT Ô NHIỄM DO HOẠT ĐỘNG NUÔI CÁ TRA ......................................................................................................... 64 3.3.1. Nhóm giải pháp công trình ................................................................................ 64 3.3.2. Nhóm giải pháp phi công trình .......................................................................... 68 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 74 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 76
vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chất lượng nước CLN Chỉ số chất lượng nước WQI Chỉ số chất lượng nước của Hội đồng CCME-WQI Bộ trưởng Môi trường Canada Chỉ số chất lượng nước của Quỹ vệ NSF-WQI sinh Mỹ Cơ sở dữ liệu CSDL Độ đục TUR Hệ thống thông tin địa lý GIS Khu công nghiệp KCN Kinh tế xã hội KT-XH Nhu cầu oxi sinh hóa BOD5 Nhu cầu oxi hóa học COD Oxi hòa tan DO Tổng chất rắn hòa tan TDS Tổng chất rắn lơ lửng TSS Tổng coliform TC
viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Các công thức tính WQI tổng quát .............................................................. 6 Bảng 1. 2. Các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng khác nhau .......... 8 Bảng 1. 3. Các thông số lựa chọn theo phương pháp Delphi_Tôn Thất Lãng.......... 11 Bảng 1. 4. Phân loại chất lượng nguồn nước mặt - Tôn Thất Lãng .......................... 12 Bảng 1. 5. Thông số và trọng lượng đóng góp wi của phương pháp NSF- WQI/HCM ................................................................................................................. 13 Bảng 1. 6. Các thông số lựa chọn cho từng mục đích sử dụng ................................. 15 Bảng 2. 1. Các vị trí quan trắc nghiên cứu ................................................................ 28 Bảng 2. 2. Mức đánh giá chất lượng nước ................................................................ 31 Bảng 3. 1. Kết quả tính toán WQI đợt 1 năm 2013 .................................................. 49 Bảng 3. 2. Kết quả tính toán WQI đợt 2 năm 2013 .................................................. 50 Bảng 3. 3. Kết quả tính toán WQI đợt 3 năm 2013 .................................................. 51 Bảng 3. 4. Kết quả tính toán WQI đợt 4 năm 2013 .................................................. 52 Bảng 3. 5. Kết quả tính toán WQI đợt 1 năm 2014 .................................................. 53 Bảng 3. 6. Kết quả tính toán WQI đợt 2 năm 2014 .................................................. 54 Bảng 3. 7. Kết quả tính toán WQI đợt 3 năm 2014 .................................................. 55 Bảng 3. 8. Kết quả tính toán WQI đợt 4 năm 2014 .................................................. 56
ix DANH MỤC HÌNH Hình 2. 1: Sơ đồ vị trí quan trắc nước mặt khu vưc nghiên cứu ............................... 29 Hình 3. 1: Diễn biến nồng độ thông số CLN qua nhiều năm tại Quận Ô Môn ........ 35 Hình 3. 2. Diễn biến nồng độ thông số CLN qua nhiều năm tại Quận Thốt Nốt ..... 40 Hình 3. 3.Diễn biến nồng độ thông số CLN qua nhiều năm tại Huyện Cờ Đỏ ........ 45 Hình 3. 4. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM1 trong năm 2013 -2014 .... 57 Hình 3. 5.Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM2 trong năm 2013 -2014 ..... 57 Hình 3. 6. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM3 trong năm 2013 -2014 .... 58 Hình 3. 7. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM4 trong năm 2013 -2014 .... 58 Hình 3. 8. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM5 trong năm 2013 -2014 .... 59 Hình 3. 9. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM6 trong năm 2013 -2014 .... 59 Hình 3. 10. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM7 trong năm 2013 -2014 .... 60 Hình 3. 11. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM8 trong năm 2013 -2014 .... 60 Hình 3. 12. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM9 trong năm 2013 -2014 .... 61 Hình 3. 13. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM10 trong năm 2013 -2014 .. 61 Hình 3. 14. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM11 trong năm 2013 -2014 .. 62 Hình 3. 15. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM12 trong năm 2013 -2014 .. 62 Hình 3. 16. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM13 trong năm 2013 -2014 .. 63 Hình 3. 17. Diễn biến chất lượng nước mặt tại vị trí NM14 trong năm 2013 -2014 .. 63 Hình 3. 18. Hệ thống đất ngập nước sử dụng trong nghiên cứu tại đại học Mississipp ... 66 Hình 3. 19. Mô hình sử dụng nước thải từ nuôi cá để nuôi tảo tại đại học Clemson .. 66 Hình 3. 20. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xử lý nước thải từ ao nuôi cá tra (Lê Anh Tuấn) ..... 67
1 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nuôi trồng thủy sản ở khu vực ĐBSCL đã có một bước phát triển với diện tích và sản lượng nuôi trồng với quy mô lớn. Và cá tra là đối tượng được nuôi tương đối phổ biến ở các tỉnh, thành trong vùng, đặc biệt là các tỉnh nằm ven sông Tiền và sông Hậu. Sản lượng cá tra của ĐBSCL chiếm trên 95% sản lượng cá da trơn của cả nước. Trong những năm qua, giá trị xuất khẩu cá tra có tốc độ tăng trưởng khá cao và đóng góp rất lớn vào tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản của cả nước (chỉ đứng sau tôm sú). Nuôi cá tra đã đạt được những thành tựu to lớn trong giai đoạn vừa qua, sản lượng và năng suất không ngừng gia tăng, do áp dụng được kỹ thuật tiên tiến vào nuôi trồng; bên cạnh đó công nghệ sản xuất giống đã hoàn thiện, do đó đã chủ động sản xuất giống cá tra cung cấp đủ cho nhu cầu nuôi thương phẩm của vùng. Cá tra hiện nay chủ yếu được xuất khẩu ở dạng sản phẩm đông lạnh, các mặt hàng cá tra chế biến của vùng ĐBSCL đã thâm nhập được nhiều thị trường trên thế giới, trong đó có cả những thị trường đòi hỏi tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe như EU và Mỹ. Bên cạnh những thành tựu đạt được, trong sản xuất vẫn tiềm ẩn nhiều rủi ro về dịch bệnh, môi trường, thị trường. Hầu hết người dân phát triển nuôi cá tự phát, nuôi với mật độ quá cao trong khi chưa có hệ thống cơ sở hạ tầng hỗ trợ (xử lý nước thải, chất thải,….) dẫn đến môi trường trong và ngoài ao nuôi rất dễ bị ô nhiễm, dịch bệnh phát sinh, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Vì vậy, việc thực hiện đề tài “Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt vùng nuôi cá tra trên địa bàn TP. Cần Thơ” sẽ cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các cơ quan nhà nước và địa phương trong việc đề xuất các giải pháp đồng bộ giúp phát triển mô hình nuôi cá tra đồng thời hạn chế các tác động có hại đến môi trường nước.
2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 1.1.1. Chất lượng nước Chất lượng nước là do nhiều yếu tố cấu thành, bao gồm các thông số vật lý, hóa học và sinh học. Tầm quan trọng của mỗi thông số đối với chất lượng nước thay đổi tùy vào mục đích sử dụng. Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, dân số gia tăng thì nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng cả về khối lượng lẫn chất lượng. Việc khai thác quá mức các nguồn nước phục vụ nhu cầu hàng ngày mà không có kế hoạch bảo vệ sẽ dễ dẫn đến nguy cơ cạn kiệt và ô nhiễm các nguồn tài nguyên nước đang đặt ra cho toàn cầu và mỗi quốc gia những thách thức to lớn, đòi hỏi phải có những chính sách mang tầm chiến lược để quản lý CLN, bảo vệ các nguồn nước và kiểm soát sự ô nhiễm nước. Để quản lý CLN có hiệu quả thì việc cần thiết là phải đánh giá CLN. Tùy vào mục đích sử dụng mà yêu cầu CLN khác nhau. Để đánh giá CLN người ta cần phải phân tích các thông số CLN. Dựa vào bản chất các thông số CLN, người ta chia các thông số CLN thành các nhóm: các thông số vật lý, hóa học, vi sinh như sau: - Các thông số vật lý bao gồm: màu, mùi, nhiệt độ (0C), tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ đục (TUR), độ dẫn điện (EC)... - Các thông số hóa học có thể chia thành các chất hữu cơ và vô cơ:  Tổng các chất hữu cơ được đặc trưng bởi thông số nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) hoặc tổng cacbon hữu cơ (TOC). Trong nhiều trường hợp, người ta còn phân tích riêng từng chất hoặc từng nhóm chất hữu cơ có mặt trong nước như: các hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV), phenol...  Các chất vô cơ được đặc trưng bởi các thông số: độ muối (Sal), độ cứng, pH, nitrat (NO3-), nitrit (NO2-), amoni (NH3/NH4+), photphat (PO3-), sunfat (SO42-).... Trong nhiều trường hợp, người ta còn phân tích riêng từng chất, chẳng hạn các kim loại độc: HgII, CdII, PbII ...
3 - Các thông số vi sinh: tổng coliform (TC), coliform phân (FC)... được xem là những thông số chỉ thị cho sự ô nhiễm các vi khuẩn có nguồn gốc phân. Đó là những nhóm vi khuẩn gây các loại bệnh đường ruột như tả, thương hàn... Ngoài ra, dựa vào khoảng nồng độ của các chất có mặt trong nước, người ta có thể chia ra thành các nhóm thông số CLN như sau: - Các chất chính (nồng độ cỡ 10 ÷ 100 ppm): BOD, nhu cầu oxy hóa học (COD), oxy hòa tan (DO), tổng cacbon hữu cơ (TOC), độ cứng, độ kiềm, TDS, chất rắn lơ lửng (SS)… - Các ion thường gặp (nồng độ cỡ 1 ÷ 10 ppm): NO3-, NO2-, NH4+/NH3, PO43- ... - Các chất dạng vết (nồng độ cỡ ppb ÷ 1 ppm): các kim loại độc (PbII, CdII, AsIII, V, CuII, NiII…), các hóa chất bảo vệ thực vật (nhóm DDT, nhóm HCH, aldrine…). - Các chất dạng siêu vết (có nồng độ < ppb) như: HgII, PCBs, PAHs, Dioxins/Fuans... Số lượng các thông số CLN là rất lớn và do vậy, sẽ không đủ thời gian, kinh phí và công sức để phân tích tất cả. Thông thường, tùy thuộc vào nguồn nước và mục đích sử dụng nước, người ta quy định các thông số khác nhau, chẳng hạn, theo QCVN 08 : 2015/BTNMT (viết tắt là QCVN 08:2015), số thông số CLN của nguồn nước mặt dùng để cấp cho sinh hoạt bao gồm 32 thông số, nhưng số thông số của nguồn nước mặt cấp cho nuôi tôm sú (theo Tiêu chuẩn của Bộ Thủy sản quy định năm 2001: 28 TCN 171: 2001) chỉ gồm 6 thông số... 1.1.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng nước 1.1.2.1. Đánh giá dựa vào từng thông số riêng lẻ Đây là phương pháp truyền thống, việc đánh giá CLN thường dựa vào kết quả phân tích các thông số riêng biệt, rồi so sánh chúng với các giá trị tương ứng được quy định trong tiêu chuẩn/quy chuẩn liên quan. Phương pháp này gây khó khăn cho công tác giám sát và quản lý CLN. CLN có thể đạt tiêu chuẩn dựa theo một số thông số nhưng vài thông số khác lại không đáp ứng. Đồng thời không đánh giá CLN một cách tổng quát, không phân loại được CLN,
4 nên khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN sông này với sông khác, CLN thời điểm này với thời điểm khác... 1.1.2.2. Phương pháp mô hình hoá Mô hình hóa CLN, tức là sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng CLN. Phương pháp này đòi hỏi rất nhiều thông số “đầu vào” bao gồm các thông số thủy văn, hóa lý… nên khá phức tạp. Một số mô hình thường được sử dụng là Qual-2K, MIKE11, SWAT….. Đây là một phương pháp hiệu quả nhưng cần sự hiệu chỉnh, hiểu biết về thủy động lực học và chi phí cho việc xây dựng mô hình cũng rất cao. 1.1.2.3. Phương pháp áp dụng chỉ số sinh học Phương pháp quan trắc môi trường nước bằng các thông số hóa lý chỉ có thể phản ánh tình trạng thủy vực ngay tại thời điểm lấy mẫu. Trong khi đó ảnh hưởng của chất lượng nước thường bị tác động bởi các nguồn trong một thời gian nhất định và chứa các quá trình tích lũy sinh học trong cơ thể sinh vật. Do vậy các thông số hóa lý khó có thể đánh giá được đầy đủ về chất lượng nước đã ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Ngoài ra, việc quan trắc diễn biến chất lượng nước bằng phương pháp chỉ số sinh học cũng có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp hóa học về nhiều mặt: tốn ít tốn thời gian hơn, chi phí thấp hơn và cho kết quả đánh giá nhanh hơn, tổng thể hơn về mặt diễn biết chất lượng nước theo thời gian. Kết quả quan trắc sinh học có thể cho phép đánh giá khá khách quan về tác động của chất lượng môi trường nước đến hệ thủy sinh lưu vực. Tuy nhiên phương pháp này gặp nhiều khó khăn trong việc lấy các mẫu sinh học (thực vật, động vật) nên cũng ít được áp dụng. 1.1.2.4. Phương pháp sử dụng chỉ số Việc sử dụng chỉ số có thể khắc phục được các hạn chế của các phương pháp trên. Chỉ số là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tích hợp hoặc nhân với trọng số. Phương pháp xây dựng chỉ số dựa trên những nguyên tắc khá đơn giản, có thể thay đổi theo điều kiện.
5 1.2. TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI) 1.2.1. Giới thiêu chung về WQI Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI) là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm. 1.2.2. Phương pháp chung để xây dựng một mô hình WQI Việc xây dựng một mô hình tính WQI gồm 4 giai đoạn cơ bản : (i) Xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi): Một số ít các thông số được lựa chọn từ nhiều thông số CLN để tính vào WQI. Số thông số được lựa chọn để tính vào WQI thường thay đổi, nó được hiệu chỉnh, thay đổi cho phù hợp với từng dòng sông, cho từng mục đích sử dụng nước, nhưng thường là 3÷13 thông số. (ii) Xác định phần trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn (wi): Phần trọng lượng đóng góp thể hiện tầm quan trọng của mỗi thông số lựa chọn trong mô hình tính WQI. Tuỳ theo dòng sông và mục đích sử dụng nước khác nhau mà tầm quan trọng của mỗi thông số trong mô hình tính cũng khác nhau. Song, cũng có một số loại WQI không tính đến phần trọng lượng đóng góp của thông số lựa chọn. (iii) Xác định chỉ số phụ (qi): qi thể hiện chất lượng của thông số lựa chọn và do vậy, nó phụ thuộc vào giá trị của thông số lựa chọn. Mặt khác, do các thông số lựa chọn thường có đơn vị khác nhau nên phải quy về thang điểm (hay chỉ số phụ qi) không có đơn vị, qi thường nhận giá trị trong khoảng 0 ÷ 100 hoặc 0 ÷ 1. Để xác định qi, người ta phải xây dựng sự phụ thuộc giữa qi và giá trị đo xi của thông số lựa chọn (Xi) dưới dạng phương trình toán, đồ thị hàm tuyến tính hoặc phi tuyến tính qi = f(xi) hoặc bảng tra cứu. (iv) Tính các giá trị WQI theo công thức toán học xác định: Các công thức tính toán WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và không tính đến phần trọng lượng đóng góp (wi), có thể là dạng tổng hoặc dạng tích hoặc dạng Solway… Bảng 1.1 đề cập một số phương pháp thường được áp dụng.
6 Bảng 1. 1. Các công thức tính WQI tổng quát Dạng tổng Dạng tích Dạng Solway 1 2 1 n  n  1 1 n   qi n Không tính phần trọng lượng đóng góp   qi    qi  n i 1  i 1  100  n i 1  2 n n 1  n  Có tính phần trọng lượng đóng góp q w i i q i wi   qi wi  100  i 1 i 1 i 1  (Nguồn: Development of Water Quslity indices for Surface Water Quality Evaluation in Vietnam) 1.2.3. Ưu và hạn chế của WQI Từ các tài liệu tham khảo được về phương pháp nghiên cứu CLN bằng chỉ số WQI, đề tài tổng hợp và đánh giá về các ưu điểm của WQI trong đánh giá diễn biến CLN: - Cho phép giảm một số các thông số phân tích vật lý, hóa học và vi sinh xuống còn một con số đơn giản theo một phương thức đơn giản. - Cho phép lượng hóa CLN (tốt, xấu, trung bình,…) theo một thang điểm liên tục và nó thể hiện tổng hòa ảnh hưởng của các thông số CLN. - Thích hợp với việc tin học hóa, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo CLN cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách. - Sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa CLN thông qua việc “màu hóa” các thang điểm WQI… - Không những đóng vai trò là chỉ thị của sự thay đổi CLN mà còn chỉ thị cho những thay đổi về tiềm năng sử dụng nước. - Cho phép đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN. Tuy có nhiều ưu điểm, nhưng WQI cũng có những hạn chế sau: - Tính mơ hồ: trong một số trường hợp, WQI không phản ánh rõ ràng về thực trạng CLN, chẳng hạn, CLN kém nhưng giá trị WQI lại phản ánh là trung bình, thậm chí tốt và ngược lại, CLN tốt, nhưng giá trị WQI lại phản ánh là trung bình…
7 - Tính không mềm dẻo: một số mô hình tính WQI không cho phép bổ sung thông số do phương pháp đã được cố định. - Tính che khuất: một thông số nào đấy có giá trị chỉ số phụ thấp có thể bị che lấp bởi những thông số khác có giá trị cao hơn. 1.2.4. Các mô hình chỉ số WQI đang được áp dụng trên thế giới Có rất nhiều quốc gia đã áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI. Trong đó, 3 mô hình nổi tiếng nhất là: 1.2.4.1. Chỉ số CLN tổng quát của NSF (NSF – WQI) NSF-WQI được Brown, Mc Clelland, Deininger và Tozer xây dựng vào đầu những năm 1970, dưới sự hỗ trợ của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ (US-NSF). NSF- WQI là kiểu chỉ số CLN tổng quát, tức là chung cho đa mục đích sử dụng nước. NSF – WQI được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi (của tập đoàn Rand) để xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi), sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (wi) và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị xi ( giá trị đo được của thông số lựa chọn) sang chỉ số phụ (qi). Từ kết quả các phiếu câu hỏi điều tra gửi cho các chuyên gia, 9 thông số được lựa chọn từ 35 thông số CLN đưa ra, bao gồm: DO, TC, pH, BOD5, NO3-, PO43-, nhiệt độ, TUR và tổng chất rắn (TS). NSF-WQI được tính theo một trong 2 công thức: công thức có tính đến phần trọng lượng đóng góp, có dạng tổng (ký hiệu là WA-WQI), có dạng tích ( ký hiệu là WM – WQI): WA  WQI  i 1 wi qi 9 (1.1) WM  WQI  i 1 qiwi 9 (1.2) Phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số lựa chọn như sau: DO: 0,17; coliform phân: 0,15; pH: 0,12; BOD5: 0,10; PO43-: 0,10; biến thiên nhiệt độ (: 0,10; TUR: 0,08; TS: 0,08. Chỉ số phụ qi được xác định dựa vào các đồ thị qi = f(xi). Trên mỗi đồ thị qi = f(xi), giá trị trung bình và khoảng tin cậy 80% được biểu diễn, qi nhận giá trị 0 ÷ 100. Theo mô hình này, giá trị WQI xác định được nằm trong khoảng 0 đến 100,