Luận văn Thạc sĩ Quản lý Tài nguyên và Môi trường: Đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài “Đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường” đánh giá diễn biến chất lượng nước sông và xác định chính xác mức độ ô nhiễm của sông qua đó đề xuất các biện pháp quản lý, bảo vệ môi trường nước sông để phục vụ mục đích cấp nước sinh hoạt (mục tiêu chất lượng nước) trong thời gian tới. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý Tài nguyên và Môi trường: Đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VŨ THỊ NGUYỆT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT SÔNG BA CHẼ ĐOẠN THUỘC HUYỆN BA CHẼ, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÁI NGUYÊN - 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VŨ THỊ NGUYỆT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT SÔNG BA CHẼ ĐOẠN THUỘC HUYỆN BA CHẼ, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 8850101 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Mai Văn Trịnh THÁI NGUYÊN – 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi là Vũ Thị Nguyệt, xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Mai Văn Trịnh, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng quy cách. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn. Tác giả Vũ Thị Nguyệt i
LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành luận văn thạc sỹ Quản lý Tài nguyên và Môi trường với Đề tài “Đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường”. Để hoàn thành tốt cuốn luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, cá nhân trong và ngoài trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, vì thế: Trước hết với tình cảm chân thành và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. Mai Văn Trịnh - người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn tài nguyên và môi trường đã trực tiếp giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn lãnh đạo và tập thể cán bộ, viên chức, người lao động trong Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh, Ủy ban nhân dân huyện Ba Chẽ tỉnh Quảng Ninh đã cung cấp cho tôi những số liệu cần thiết và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi về mặt vật chất lẫn tinh thần để tôi hoàn thành báo cáo. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Tác giả Vũ Thị Nguyệt ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ------------------------------------------------------------------------------------------ i LỜI CẢM ƠN---------------------------------------------------------------------------------------------- ii MỤC LỤC ------------------------------------------------------------------------------------------------- iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT---------------------------------------------------- v DANH MỤC CÁC BẢNG ----------------------------------------------------------------------------- vi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ -------------------------------------------------------------- vii MỞ ĐẦU --------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1. Lý do chọn đề tài ---------------------------------------------------------------------------------------- 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ------------------------------------------------------------------------------------ 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ---------------------------------------------------------------------------------- 2 4. Ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu ------------------------------------------------------------- 2 5. Những đóng góp mới của đề tài ---------------------------------------------------------------------- 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU--------------------------------------- 4 1.1. Cơ sở lý luận ------------------------------------------------------------------------------------------ 4 1.1.1. Phương pháp đánh giá chất lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam ----------- 4 1.1.2. Phương pháp sử dụng WQI trên thế giới và ở Việt Nam ------------------------- 8 1.1.3. Chất lượng nước mặt một số sông ở Quảng Ninh ------------------------------- 10 1.1.4. Nghiên cứu, dự án đánh giá chất lượng nước mặt các sông và sử dụng WQI đánh giá chất lượng nước sông ở Quảng Ninh. ------------------------------------------ 12 1.2. Tổng quan về vùng nghiên cứu------------------------------------------------------------------- 13 1.2.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên -------------------------------------------------------- 13 1.2.2. Điều kiện kinh tế, xã hội ------------------------------------------------------------ 17 1.2.3. Đặc điểm nguồn nước mặt vùng nghiên cứu ------------------------------------- 20 1.2.4. Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước mặt vùng nghiên cứu ------------- 24 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU --------------------------------------------------------------------------------- 28 2.1. Đối tượng nghiên cứu ------------------------------------------------------------------------------ 28 2.2. Phạm vi nghiên cứu -------------------------------------------------------------------------------- 28 2.3. Nội dung nghiên cứu ------------------------------------------------------------------------------- 28 2.4. Phương pháp tiếp cận ------------------------------------------------------------------------------ 28 iii
2.5. Phương pháp nghiên cứu -------------------------------------------------------------------------- 29 2.5.1. Phương pháp thu thập thông tin, dữ liệu, kế thừa số liệu ----------------------- 29 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực địa ------------------------------------------------- 29 2.5.4. Phương pháp truyền thống trong đánh giá chất lượng nước thủy vực -------- 30 2.5.5. Phương pháp sơ đồ, bản đồ --------------------------------------------------------- 33 2.5.6. Phương pháp chuyên gia ------------------------------------------------------------ 33 2.5.7. Phương pháp chỉ số chất lượng nước của Việt Nam VN_WQI ---------------- 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ----------------------------------- 38 3.1. Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ------------------------------------------------------------------------------------------ 38 3.1.1. Diễn biến chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ----------- 38 3.1.2. Kết quả tính toán WQI sông Ba Chẽ giai đoạn 2015 - 2019 ------------------- 44 3.2. Hiện trạng chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ, đoạn thuộc huyện Ba Chẽ ---------------- 47 3.2.1. Hiện trạng chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ qua kết quả quan trắc năm 2019-------------------------------------------------------------------------------------------- 47 3.2.2. Kết quả tính toán WQI sông Ba Chẽ năm 2019 ---------------------------------- 56 3.3. Mối quan hệ giữa các hoạt động kinh tế, xã hội và vị trí các nguồn thải với sự thay đổi chất lượng nước ------------------------------------------------------------------------------------------ 60 3.4. Đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ -------------------- 63 3.4.1. Tuyên truyền nhằm nâng cao ý thức bảo vệ môi trường ------------------------ 63 3.4.2. Tăng cường năng lực quản lý trong công tác bảo vệ môi trường -------------- 63 3.4.3. Áp dụng các công cụ kinh tế trong công tác bảo vệ môi trường --------------- 65 3.4.4. Giảm thiểu phát thải ----------------------------------------------------------------- 66 3.4.5. Giám sát môi trường ----------------------------------------------------------------- 67 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ------------------------------------------------------------------- 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ----------------------------------------------------------------------------- 73 iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trường BVMT: Bảo vệ môi trường CP: Cổ phần CLN: Chất lượng nước GHCP: Giới hạn cho phép HTX: Hợp tác xã MTV: Một thành viên NCKH: Nghiên cứu khoa học NM: Nước mặt QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TCMT: Tổng cục môi trường TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH: Trách nhiệm hữu hạn UBND: Ủy ban nhân dân WQI: Chỉ số chất lượng nước v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tài nguyên nước huyện Ba Chẽ ------------------------------------------------------- 20 Bảng 1.2. Nhu cầu dùng nước huyện Ba Chẽ---------------------------------------------------- 20 Bảng 1.3.Thứ tự ưu tiên phân bổ huyện Ba Chẽ ------------------------------------------------ 21 Bảng 1.4. Phân vùng mục tiêu chất lượng nước (CLN) ---------------------------------------- 22 Bảng 1.5: Hiện trạng phát thải và xử lý nước thải tại các nhà máy xả thải ra sông Ba Chẽ ------------------------------------------------------------------------------------------- 24 Bảng 1.6: Kết quả quan trắc một số thông số cơ bản của các nguồn thải vào sông Ba Chẽ ------------------------------------------------------------------------------------------- 25 Bảng 2.1. Điểm quan trắc bổ sung môi trường nước sông Ba Chẽ năm 2019-------------- 31 Bảng 2.2. Quy định các giá trị qi, BPi cho các thông số nhóm IV và V --------------------- 35 Bảng 2.3. Quy định các giá trị qi, BPi cho các thông số kim loại nặng (nhóm III)--------- 35 Bảng 2.4. Quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ------------------------------ 36 Bảng 2.5. Quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH --------------------------------- 36 Bảng 2.6. Quy định trọng số của các nhóm thông số ------------------------------------------- 36 Bảng 3.1 . Kết quả tính toán số WQI tại điểm lấy nước về Nhà máy nước Ba Chẽ (NM4) -- 44 Bảng 3.2. Kết quả tính toán chỉ số WQI tại hạ lưu Cụm công nghiệp Nam Sơn (NM5) ----- 45 Bảng 3.3. Kết quả tính WQI tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ quý 1 năm 2019 --- 57 Bảng 3.4. Kết quả tính WQI tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ quý 2 năm 2019-- 57 Bảng 3.5 Kết quả tính WQI tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ quý 3 năm 2019 -- 58 Bảng 3.6. Kết quả tính WQI tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ quý 4 năm 2019-- 58 Bảng 3.7. Kết quả tính WQI trung bình tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 59 Bảng 3.8. Vị trí điểm quan trắc đề xuất ------------------------------------------------------------ 68 vi
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Hình 1.1. Sơ đồ huyện Ba Chẽ ---------------------------------------------------------------- 14 Hình 1.2. Sơ đồ sông Ba Chẽ ------------------------------------------------------------------ 17 Hình 1.3. Sơ đồ dòng chảy sông Ba Chẽ và các điểm hợp lưu nhánh sông ------------- 23 Hình 2.1. Vị trí các điểm quan trắc bổ sung trên sông Ba Chẽ năm 2019 -------------- 31 Hình 3.1. Diễn biến pH trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ----------------- 38 Hình 3.2. Diễn biến DO trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ---------------- 39 Hình 3.3. Diễn biến BOD5 trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ------------- 40 Hình 3.4. Diễn biến COD trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 -------------- 41 Hình 3.5. Diễn biến N-NH4 trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ----------- 42 Hình 3.6. Diễn biến P-PO4 trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ------------ 42 Hình 3.7. Diễn biến Coliform trong nước sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 --------- 43 Hình 3.8. Diễn biến WQI sông Ba Chẽ giai đoạn 2015-2019 ---------------------------- 46 Hình 3.9. pH nước tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 ----------------- 47 Hình 3.10. DO của nước tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 ---------- 48 Hình 3.11. BOD5 của nước tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 ------- 49 Hình 3.12. COD của nước tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 -------- 50 Hình 3.13. Coliform của nước tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 --- 50 Hình 3.14. pH nước tại các vị trí quan trắc năm 2019 ------------------------------------- 53 Hình 3.15. DO của nước tại các vị trí quan trắc năm 2019-------------------------------- 53 Hình 3.16. BOD5 của nước tại các vị trí quan trắc năm 2019----------------------------- 54 Hình 3.17. COD của nước tại các vị trí quan trắc năm 2019------------------------------ 54 Hình 3.18. TSS của nước tại các vị trí quan trắc năm 2019 ------------------------------- 55 Hình 3.19. N-NH4 của nước tại các vị trí quan trắc năm 2019 --------------------------- 55 Hình 3.20. Diễn biến WQI tại các điểm quan trắc trên sông Ba Chẽ năm 2019 ------- 59 Hình 3.21. Vị trí các điểm quan trắc nước mặt sông Ba Chẽ đề xuất -------------------- 70 vii
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nước là yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển môi trường sống, nước cần thiết cho đời sống con người và là tài nguyên thiên nhiên không thể thiếu cho các hoạt động kinh tế quốc dân: Nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi, thủy sản, vận tải, du lịch … và bảo vệ môi trường. Sông Ba Chẽ là một trong những con sông lớn của tỉnh Quảng Ninh, sông được bắt nguồn từ xã Đồng Sơn, huyện Hoành Bồ (nay là xã Đồng Sơn, thành phố Hạ Long), chảy quanh co theo hướng Đông Bắc sang huyện Ba Chẽ và theo hướng Đông từ xã Thanh Lâm, Ba Chẽ chảy qua thị trấn Ba Chẽ đổ ra biển, với chiều dài khoảng 80km chảy theo suốt chiều dài của huyện chính là sông lớn nhất trong hệ thống sông suối Ba Chẽ, sông có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, bảo tồn đời sống sinh vật, phát triển giao thông thủy và điều hòa nước về mùa mưa trên địa bàn huyện Ba Chẽ. Trên dòng sông Ba Chẽ thuộc địa phận thị trấn Ba Chẽ, Nhà máy nước Ba Chẽ lấy nước từ sông Ba Chẽ với công suất thiết kế 1.200 m3/ngày đêm, công suất vận hành là 700 m3/ngày đêm (theo đó chất lượng nước từ đoạn nhập lưu với sông Làng Cổng, xã Đồn Đạc đến trước đoạn nhập lưu với sông Nam Kim, xã Nam Sơn thuộc cột A2 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT; chất lượng nước tại các khu vực còn lại trên sông Ba Chẽ thuộc cột B1 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt). Theo quy hoạch Tài nguyên nước tỉnh Quảng Ninh năm 2016, đến năm 2020 tỉnh sẽ nâng cấp nhà máy nước Ba Chẽ lên công suất 3.000 m3/ngày đêm; Giai đoạn 2020 – 2030, nâng công suất nhà máy nước Ba Chẽ lên công suất 6.000 m3/ngày đêm cung cấp nước cho thị trấn Ba Chẽ; và xây dựng đập dâng Thác Trúc trên sông Ba Chẽ để khai thác với công suất 55.000m3/ngày đêm cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp (tương ứng với mục tiêu chất lượng nước: Đoạn từ thượng nguồn tại xã Lương Mông, huyện Ba Chẽ đến đập dâng Ba Chẽ thuộc cột A2 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT và chất lượng nước đoạn từ đập dâng Ba Chẽ ra biển thuộc cột B1 theo QCVN 08- MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt). Theo đánh giá chung về chất lượng nước sông Ba Chẽ dựa trên kết quả quan trắc môi trường hàng năm của tỉnh Quảng Ninh (báo cáo hiện trạng tỉnh Quảng Ninh giai 1
đoạn 2015-2019) cho thấy: Hàm lượng các chất hữu cơ thường xuyên cao và vượt quy chuẩn kể từ các đợt quan trắc năm 2014 đến nay cho thấy nước sông có dấu hiệu ô nhiễm các chất hữu cơ. Do đó, việc tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường” là cần thiết nhằm đánh giá diễn biến chất lượng nước sông và xác định chính xác mức độ ô nhiễm của sông qua đó đề xuất các biện pháp quản lý, bảo vệ môi trường nước sông để phục vụ mục đích cấp nước sinh hoạt (mục tiêu chất lượng nước) trong thời gian tới. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: - Phân tích diễn biến chất lượng nước sông Ba Chẽ. - Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Ba Chẽ. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập, tổng hợp số liệu về đặc tính sông Ba Chẽ và chất lượng nước sông Ba Chẽ từ 2015 - 2019. - Tiến hành quan trắc bổ sung chất lượng nước sông Ba Chẽ năm 2019. - Tính toán giá trị WQI dựa trên các số liệu thu thập và số liệu quan trắc. - Ứng dụng WQI để đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Ba Chẽ. - Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Ba Chẽ. 4. Ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu Với đề tài “Đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường” tác giả đã: - Khái quát được các vấn đề lý luận và thực tiễn về chất lượng nước mặt, các phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt hiện nay. - Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt trên sông Ba Chẽ giai đoạn 2015- 2019, phân tích nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh. - Từ những vấn đề tồn tại đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước mặt sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh. 2
5. Những đóng góp mới của đề tài - Về khoa học: + Đề tài được thực hiện bổ sung cơ sở lý luận cho việc đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt. + Cung cấp, bổ sung số liệu một cách có hệ thống trong việc đánh giá chất lượng nước mặt sông Ba Chẽ, đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh. - Về thực tiễn: + Kết quả nghiên cứu đưa ra bài học thực tiễn về đánh giá chất lượng nước cho một trường hơp cụ thể là sông Ba Chẽ đoạn thuộc huyện Ba Chẽ, tỉnh Quảng Ninh. + Cung cấp cơ sở thực tiễn quan trọng và cần thiết trong việc đưa ra một số giải pháp quản lý, bảo vệ môi trường nước sông Ba Chẽ hướng tới mục tiêu chất lượng nước theo Quy hoạch đã đề ra. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Phương pháp đánh giá chất lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam * Trên thế giới - Lý thuyết tập hợp mờ được sáng lập bởi giáo sư L.A. Zadeh, Đại học California, Berkeley – Mỹ, năm 1965. Ý tưởng nổi bật của khái nhiệm tập mờ là từ những khái niệm trừu tượng về ngữ nghĩa của thông tin mờ, không chắc chắn như trẻ, nhanh, cao, thấp, xinh đẹp…, ông đã tìm ra cách biểu diễn nó bằng một khái niệm toán học, được gọi là tập mờ [7]. Môi trường nước là một tổng thể có nhiều mối quan hệ phức tạp và bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố xung quanh, đây chính là vấn đề mờ của nước. Vì vậy, việc áp dụng các phương pháp toán học để đánh giá chính xác chất lượng nước là rất khó khăn. Do đó, phương pháp đánh giá toàn diện mờ (Fuzzy Comprehensive Evaluation – FCE) đã được ứng dụng rộng rãi để đánh giá chất lượng nước tại nhiều khu vực khác nhau. Phương pháp này có các ưu điểm nổi bật trong quản lý môi trường, giải quyết tốt vấn đề mờ của chất lượng nước và cho kết quả đánh giá khách quan, hợp lý hơn. Đây được đánh giá là một trong những phương pháp tối ưu và khắc phục được các nhược điểm của các phương pháp khác trong đánh giá chất lượng nước [15]. - Lịch sử hiện đại của quan trắc sinh học để đánh giá chất lượng nước được bắt đầu ở châu Âu và Bắc Mỹ từ đầu thế kỷ 20 và phát triển mạnh vào nửa sau của thế kỷ này. Họ đã thiết lập các tiêu chuẩn về quan trắc sinh học, hầu hết các quốc gia sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước trong hệ thống quan trắc quốc gia. Ở các quốc gia châu Á như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Malaysia,… chủ yếu ứng dụng những nghiên cứu đã thực hiện ở châu Âu và Bắc Mỹ, nhưng có những thay đổi phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng quốc gia [10]. - Chỉ số chất lượng nước (WQI - Water Quality Index): WQI được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 ÷ 1970. Sau đó, do có nhiều ưu điểm nên WQI nhanh chóng được chấp nhận và triển khai áp dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới như: Canada, Achentina, Anh, Mexico, Ấn Độ, Thái Lan, Zimbabue… [12], cụ thể: + WQI của Canada: WQI-CCME (The Canadian Council of Ministers of the Environment – CCME, 2001) được xây dựng dựa trên rất nhiều số liệu khác nhau sử 4
dụng một quy trình thống kê với tối thiểu 4 thông số và 3 hệ số chính (F1-phạm vi, F2- tần suất và F3- biên độ của các kết quả không đáp ứng được các mục tiêu chất lượng nước – giới hạn chuẩn). WQI-CCME là một công thức rất định lượng và việc sử dụng hết sức thuận tiên với các thông số cùng các giá trị chuẩn (mục tiêu chất lượng nước) của chúng có thể dễ dàng đưa vào WQI-CCME để tính toán tự động. Tuy nhiên, trong WQI-CCME, vai trò của các thông số chất lượng nước trong WQI được coi như nhau, mặc dù trong thực tế các thành phần chất lượng nước có vai trò khác nhau đối với nguồn nước. + WQI của Mỹ: WQI của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation – NSF) là một trong các bộ chỉ số chất lượng nước được dùng phổ biến. WQI-NSF được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đoàn Rand, thu nhận và tổng hợp ý kiến của một số đông các chuyên gia khắp nước Mỹ để lựa chọn các thông số chất lượng nước quyết định sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (vai trò quan trọng của thông số - wi) và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị đo được của thông số sang chỉ sộ phụ (qi). WQI-NSF được xây dựng rất khoa học dựa trên ý kiến số đông các nhà khoa học về chất lượng nước, có tính đến vai trò (trọng số) của các thông số tham gia trong WQI và so sánh các kết quả với giá trị chuẩn (mục tiêu chất lượng nước) qua giản đồ chỉ số phụ (qi). Tuy nhiên, các giá trị trọng số (wi) hoặc giản đồ tính chỉ số phụ (qi) trong WQI-NSF chỉ thích hợp với điều kiện chất lượng nước của Mỹ. * Ở Việt Nam - Ở Việt Nam, quan trắc sinh học để đánh giá chất lượng nước đã được phát triển trong những năm 90 của thể kỷ 20, cụ thể năm 2002, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7220-1:2002 về chất lượng nước – đánh giá chất lượng nước theo chỉ số sinh học - Phần 1 - Phương pháp lấy mẫu giun tròn và động vật không xương sống ở đáy cỡ trung bình tại các vùng nước nông bằng dụng cụ lấy mẫu định lượng và Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7220-2:2002 về chất lượng nước - đánh giá chất lượng nước theo chỉ số sinh học - Phần 2 - Phương pháp diễn giải các dữ liệu sinh học thu được từ các cuộc khảo sát giun tròn và động vật không xương sống ở đáy cỡ trung bình. Tuy nhiên, các nghiên cứu hay chương trình quan trắc sinh học gần như áp dụng các chỉ số được nghiên cứu và sử dụng đánh giá các thủy vực ở Châu Âu và Bắc Mỹ, nơi mà có điều kiện sinh thái khác biệt hoàn toàn so với Việt Nam, một số 5
nơi khác đưa ra các kết quả đánh giá dựa vào kinh nghiệm cá nhân mà không quan tâm nhiều đến cơ sở khoa học. Cho đến nay, quan trắc sinh học chưa được thống nhất thực hiện trong các chương trình quan trắc môi trường của các tỉnh, thành. Thậm chí nhiều Tỉnh/Thành lớn (bao gồm thành phố Hồ Chí Minh) cũng không đưa quan trắc sinh học vào trong chương trình quan trắc môi trường của địa phương [10]. - Phương pháp truyền thống trong đánh giá chất lượng nước: Quan trắc môi trường nước là hoạt động quan trọng trong công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường đã được các cơ quan ban ngành trực thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường Việt Nam đưa vào thực hiện từ năm 1994 đến nay. Kết quả quan trắc thường được so sánh với chỉ tiêu chất lượng môi trường để đánh giá về mức độ ô nhiễm của môi trường. Hiện nay, kết quả quan trắc đã được sử dụng trong một số các mô hình tính toán để xây dựng các dự báo về diễn biến môi trường theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội tại địa phương. Nhược điểm của phương pháp đánh giá chất lượng nước thông qua việc so sánh kết quả quan trắc chất lượng nước với giới hạn cho phép của quy chuẩn Việt Nam hiện hành là: + Khi đánh giá qua từng thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của con sông (hay đoạn sông), do vậy khó so sánh chất lượng nước từng vùng của một con sông, so sánh chất lượng nước của con sông này với con sông khác, chất lượng nước thời điểm này với thời điểm khác (theo tháng, theo mùa), chất lượng nước quá khứ, hiện tại và tương lai…vì thế, sẽ gây khó khăn cho công tác theo dõi, giám sát diễn biến chất lượng nước, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước…. + Khi đánh giá chất lượng nước qua các thông số riêng biệt, khi đó có thể có thông số đạt, thông số vượt, điều đó chỉ nói lên chất lượng nước đối với từng thông số riêng biệt. Do đó, chỉ các nhà khoa học hoặc các nhà chuyên môn mới hiểu được. Vì vậy, khó thông tin về tình hình chất lượng nước cho cộng đồng dân chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp về bảo vệ, khai thác nguồn nước. - Chỉ số chất lượng nước WQI đã được các nhà nghiên cứu triển khai áp dụng vào những năm 1990. Vào tháng 7/2011, Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường ra quyết định số 879/QĐ-TCMT về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính 6
toán WQI từ số liệu quan trắc chất lượng nước quốc gia và sử dụng số liệu WQI để đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng quát thì WQI mới chính thức trở thành công cụ phục vụ công tác quản lý chất lượng nước và kiểm soát ô nhiễm nước. Ngày 12/01/2019, Tổng cục Môi trường đã ban hành Quyết định số 1460/QĐ- TCMT về việc ban hành Hướng dẫn kỹ thuật tính toán và công bố chỉ số chất lượng nước Việt Nam (VN_WQI), Quyết định này thay thế Quyết định 879/QĐ-TCMT ngày 01/7/2011.  Ưu điểm của phương pháp chỉ số chất lượng nước WQI: + Do WQI có thể khái quát chất lượng nước cho một lưu vực sông hoặc một vùng cụ thể nên đây là công cụ rất hiệu quả trong quản lý môi trường, quan trắc ô nhiễm, đánh giá tác động môi trường, đánh giá hiệu quả xử lý ô nhiễm, đánh giá sơ bộ khả năng sử dụng nước. + Phương pháp WQI tương đối đơn giản, ít tốn kém so với việc phải phân tích toàn bộ các thông số ô nhiễm có trong các tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường nước (ví dụ theo TCVN 5942-1995 phải phân tích 37 thông số; Theo QCVN 08:2008/BTNMT là 31 thông số và hiện nay theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT là 36 thông số). Trong khi đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp WQI theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01/7/2011 của Tổng cục Môi trường chỉ bắt buộc 10 thông số (Nhiệt độ, pH, DO, COD, BOD5, TSS, độ đục, Phosphat, Amoni, Coliform) [16] và theo Quyết định số 1460/QĐ-TCMT ngày 12/11/2019 của Tổng cục Môi trường thì số liệu tính toán chỉ yêu cầu bao gồm tối thiểu 03/5 nhóm thông số (trong đó bắt buộc có nhóm IV – trong nhóm IV có tối thiểu 03 thông số được sử dụng để tính toán) [17], các nhóm cụ thể như sau: Nhóm I : thông số pH Nhóm II (nhóm thông số thuốc bảo vệ thực vật): bao gồm các thông số Aldrin, BHC, Dieldrin, DDTs (p,p’-DDT, p,p’-DDD, p,p’-DDE), Heptachlor & Heptachlorepoxide. Nhóm III (nhóm thông số kim loại nặng): bao gồm các thông số As, Cd, Pb, Cr6+, Cu, Zn, Hg. 7
Nhóm IV (nhóm thông số hữu cơ và dinh dưỡng): bao gồm các thông số DO, BOD5, COD, TOC, N-NH4, N-NO3, N-NO2, P-PO4. Nhóm V (nhóm thông số vi sinh): bao gồm các thông số Coliform, E.coli. + Việc sử dụng WQI có thể khắc phục được các hạn chế trong cách đánh giá nghiên cứu diễn biến chất lượng nước theo phương pháp truyền thống, phương pháp cho phép ước lượng hóa và có khả năng mô phỏng các tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần, trong đó đã tính đến mức độ đóng góp quan trọng của từng thông số, do đó đơn giản và dễ hiểu. Thuận lợi cho việc sử dụng phổ biến trong cộng đồng.  Nhược điểm của phương pháp WQI: WQI chỉ đánh giá một cách khái quát chất lượng nước cho một lưu vực, một dòng sông, một hồ nước cụ thể. WQI không phải là tiêu chuẩn, hoặc quy chuẩn kỹ thuật. 1.1.2. Phương pháp sử dụng WQI trên thế giới và ở Việt Nam * Trên thế giới: Có nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá chất lượng nước, trong đó sử dụng WQI để đánh giá chất lượng nước được rất nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng. 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: - Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phương pháp của Quỹ vệ sinh quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation -NSF). - Canada: Phương pháp do cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng. - Châu Âu: Các quốc gia ở Châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI của Mỹ, tuy nhiên mỗi quốc gia hay địa phương lựa chọn các thông số và phương pháp tính chỉ số phụ riêng. - Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI của Mỹ, nhưng mỗi quốc gia có thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng. * Ở Việt Nam: Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất áp dụng về bộ chỉ số chất lượng nước như WQI-2 và WQI-4 được sử dụng để đánh giá số liệu chất lượng nước trên 8
sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007. Một số nghiên cứu điển hình như sau: - Tôn Thất Lãng (2008) đã sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu năm 2008 [18]. Tác giả đã nghiên cứu WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng sông Hậu với mô hình WQI với nhóm gồm 6 thông số: pH, DO, BOD, COD, TSS, Coliform. Mô hình có ứng dụng phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ để thể hiện chất lượng nước tổng thể cũng như tầm quan trọng của từng thông số được lựa chọn dựa trên ý kiến của các chuyên gia về lĩnh vực chất lượng nước, dựa vào ý kiến của các chuyên gia, đường cong phân hạng của từng thông số sẽ được xây dựng để có thể xác định chỉ số phụ. Kết quả là đã chỉ rõ diễn biến chất lượng tại từng vùng từ đó phân vùng chất lượng nước. - Phạm Thị Minh Hạnh (năm 2009) đã đưa ra chỉ số chất lượng nước, chỉ số này được chia làm 2 loại là: Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB (được tính cho 8 thông số chính COD, BOD5, DO, Turbidity, SS, N - NH4+, P – PO43- và T.Coli); và chỉ số chất lượng nước tổng hợp IO (có thêm các thông số pH, nhiệt độ, các kim loại nặng và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước. Chỉ số chất lượng nước tổng hợp cung cấp nhiều thông tin hơn cho việc đánh giá chất lượng nước - Trong đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ Chí Minh”, Lê Trình (2008) đã đưa ra mô hình chỉ số chất lượng nước, là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về phân vùng chất lượng nước theo WQI. Trong đề tài nghiên cứu này 4 mô hình WQI đã được nghiên cứu, tính toán dựa trên 2 mô hình WQI cơ bản của Hoa Kỳ và Ấn Độ gồm mô hình cơ bản của Quỹ vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI) NSF-WQI được tính theo một trong 2 công thức: công thức dạng tổng và công thức dạng tích và mô hình Bhargava (1983) [6]. - Ủy ban sông Mê Kông cũng đưa ra phương pháp WQI bởi tính toán tổng hợp các thông số bao gồm: DO, N-NH4, COD và Tổng P. 9
- Gần đây nhất Tổng cục Môi trường đã ban hành Quyết định số 1460/QĐ- TCMT về việc ban hành Hướng dẫn kỹ thuật tính toán và công bố chỉ số chất lượng nước Việt Nam (VN_WQI) thay thế Quyết định 879/QĐ-TCMT ngày 01/7/2011 với mục đích: đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng quát; Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước; cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; nâng cao nhận thức về môi trường. Tổng quan các phương pháp đánh giá chất lượng thủy vực nước ngọt cho thấy rằng phương pháp WQI là một công cụ tiềm năng trong đánh giá và phân loại chất lượng nước thủy vực. 1.1.3. Chất lượng nước mặt một số sông ở Quảng Ninh Nhìn chung chất lượng nước nguồn nước mặt của Quảng Ninh có sự biến động qua các năm và thay đổi theo từng vị trí quan trắc, trong đó [13]: Các nguồn nước mặt phục vụ cấp nước sinh hoạt như hồ Cao Vân, hồ Yên Lập, đập Đồng Ho và nước suối 12 Khe có chất lượng cơ bản đáp ứng theo quy chuẩn, các thông số ô nhiễm không biến động nhiều hoặc có gia tăng so với giai đoạn 2006-2010, tuy nhiên vẫn nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn QCVN 08- MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, cột A2. Sông Vàng Danh tiếp tục ô nhiễm dầu mỡ khoáng và chất hữu cơ tại một số thời điểm; suối Bình Liêu, suối Hoành Mô, hồ Tràng Vinh, hồ Quất Đông, đập Yên Hàn, các thông số ô nhiễm có xu hướng gia tăng so với giai đoạn 2006-2010. Các sông, suối phục vụ mục đích tưới tiêu thủy lợi như sông Cầm, sông Sinh, sông Uông … tại các điểm quan trắc bị ô nhiễm cục bộ đối với chất hữu cơ, tuy nhiên tần suất ô nhiễm thấp và có chiều hướng giảm ô nhiễm so với giai đoạn 2006 - 2010. Sông Ba Chẽ, biểu hiện ô nhiễm chất hữu cơ không có dấu hiệu giảm kể từ năm 2014 đến năm 2016. Chất lượng nước các sông, suối chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi hoạt động khai thác than như suối Lộ Phong, suối Moong Cọc 6 có chiều hướng giảm ô nhiễm chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng từ năm 2014 so với các năm trước và so với giai đoạn 2006 - 2010. Nước sông Mông Dương vẫn tiếp tục gia tăng ô nhiễm chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng. 10
Cụ thể chất lượng nước một số sông chính ở Quảng Ninh như sau: - Sông Vàng Danh - Đập Lán Tháp: Hiện tại nguồn nước mặt sông Vàng Danh - Đập Lán Tháp không còn là nguồn cấp nước sinh hoạt chủ yếu cho thành phố Uông Bí, chỉ hoạt động cấp nước khi nguồn nước hồ Yên Lập không đủ đáp ứng cho nhà máy nước Đồng Mây. Chất lượng nước theo kết quả quan trắc tại một số thời điểm có dấu hiệu ô nhiễm chất hữu cơ, ô nhiễm dầu mỡ khoáng với biểu hiện là hàm lượng COD, BOD5 trong nước sông vượt từ 1,1 - 2,9 lần, hàm lượng dầu mỡ khoáng vượt từ 1,4 - 3,9 lần giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột A2). So sánh với giai đoạn 2006 - 2010, nước sông tuy không còn biểu hiện ô nhiễm chất rắn lơ lửng nhưng vẫn tiếp tục ô nhiễm dầu mỡ khoáng và ô nhiễm chất hữu cơ tại một số thời điểm. - Sông Cầm (Thị xã Đông Triều): Chất lượng nước sông Cầm có chiều hướng cải thiện đáng kể so với giai đoạn 2006 - 2010. Năm 2012, khu vực quan trắc có hàm lượng chất hữu cơ vượt giới hạn cho phép theo quy định của QCVN 08- MT:2015/BTNMT, cột B1, nhưng từ năm 2013 đến nay đã không còn có dấu hiệu ô nhiễm chất hữu cơ, tuy nhiên hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước sông vẫn duy trì ở mức cao. - Sông Sinh, sông Uông (Thành phố Uông Bí): Kết quả quan trắc năm 2011, 2012 cho thấy nước sông Sinh và sông Uông bị ô nhiễm chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng. Hàm lượng COD vượt giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột B1 từ 1,05 đến 2,1 lần; hàm lượng BOD vượt giới hạn cho phép từ 1,2 đến 2,8 lần; hàm lượng TSS vượt giới hạn cho phép từ 1,2 - 4,6 lần. Tuy nhiên từ năm 2013 đến nay chất lượng nước sông Sinh và sông Uông đã cải thiện đáng kể so với giai đoạn 2006 - 2010, các thông số ô nhiễm cơ bản nằm trong giới hạn cho phép, đáp ứng mục tiêu sử dụng nước nông nghiệp. - Sông Ba Chẽ (huyện Ba Chẽ): Hàm lượng các chất hữu cơ thường xuyên cao và vượt quy chuẩn kể từ các đợt quan trắc năm 2012 đến nay cho thấy nước sông có dấu hiệu ô nhiễm các chất hữu cơ. - Sông Mông Dương (thành phố Cẩm Phả): Kết quả quan trắc giai đoạn 2011 - 2015 cho thấy nước sông tiếp tục bị ô nhiễm nghiêm trọng. Giai đoạn 2011 - 2014, hàm lượng COD vượt 1,1 - 1,5 lần, hàm lượng BOD5 vượt giới hạn cho phép 1,1 - 2,3 lần, hàm lượng TSS vượt giới hạn cho phép từ 1,1 - 4,1 lần. Đợt quan trắc quý 1 năm 11