TỔNG C ỤC MÔI TRƯỜ NG NG TRUNG TÂM QUAN TR ẮC MÔI TRƯỜ NG NG -----o0o-------
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚ C (WQI)
Hà N ội, 2010
Ụ Ụ
MỤC LỤ LỤC...................................................................................................................1 MỞ ĐẦU.....................................................................................................................3 ĐẦU.....................................................................................................................3 I. TỔ T ỔNG QUAN VỀ V Ề CHỈ CH Ỉ SỐ SỐ CHẤT CH ẤT LƯỢNG NƯỚC NƯỚ C (WQI) (WQI) ............ .................. ............ ............ ...............4 .....4 1.1 Tổ T ổng quan về v ề chỉ ch ỉ số số môi trườ ng ng ............ ................... ............. ............ ........ ............ .................. ............ ............. ......... ........ ........44 1.2 Tổ T ổng quan về v ề WQI ................................ ................................ ............................. 5 1.2.1 Giớ Gi ớ i thiệ thiệu chung về v ề WQI..............................................................................5 1.2.2 Quy trình xây d ựng WQI..............................................................................5 II. KINH NGHIỆ NGHI ỆM XÂY DỰ D Ự NG NG WQI CỦ C ỦA MỘ M ỘT SỐ SỐ QUỐ QUỐC GIA TRÊN TH Ế GIỚ GIỚI ..................................................................................................................................10 2.1 Mô hình WQI áp d ụng tạ t ại bang Origon – Origon – Hoa Hoa Kỳ K ỳ.............................................10 2.1.1. Lự L ựa chọ chọn các thông số s ố ...............................................................................10 2.1.2. Phương pháp pháp chuyển chuy ển đổi đổi biế bi ến số số: ............. ................... ............ ............ ........ ............ ................... ............. ........... ..... 11 2.1.3. Trọ Tr ọng số s ố:...................................................................................................15 Mô hình WQI hiệ hi ện tại tại đang áp dụng s ử dụng dụng phương pháp tr s ố cân bằ bằng ....15 ....15 dụng sử tr ọng số 2.1.4. Tính toán WQI cu ối cùng từ t ừ các chỉ ch ỉ số số phụ phụ ...............................................15 2.2 Mô hình WQI áp dụ d ụng ở bang ở bang Floria Floria ............ .................. ............ ............ ................ ............ ............ ............ ............ .......... 16 2.2.1. Lự L ựa chọ chọn thông số s ố ................................ ................................ ..................... 16 2.2.2. Tính toán chỉ ch ỉ số số phụ phụ ..................................................................................17 2.2.3. Trọ Tr ọng số s ố:...................................................................................................19 2.2.4. Tính toán chỉ ch ỉ số số cuố cuối cùng.........................................................................19 2.3 Các mô hình WQI áp d ụng tạ t ại Canada................................ Canada ................................ .............................. 20 2.3.1. Phương pháp pháp đưa ra bở b ở i trung tâm St Laurent............................................20 2.3.2. Phương pháp pháp củ c ủa QUEBEC.......................................................................20 2.3.3. Phương pháp British Columbia ..................................................................21 2.3.4. Phương pháp Manitoba ..............................................................................21 2.3.5. Phương pháp Ontario .................................................................................21 2.3.6. Chi tiết ti ết phương t ại Alberta (phát triể tri ển từ từ WQI phương pháp pháp tính toán WQI WQI áp d ụng tạ – CCME).............................................................................................................21 III. TÌNH HÌNH NGHIÊN C Ứ U VÀ KẾ K ẾT QUẢ QU Ả ĐẠT ĐƯỢC ĐƯỢ C VỀ VỀ XÂY DỰ D Ự NG NG WQI Ở VIỆ VI ỆT NAM............................................................................................................23 3.1 Mô hình WQI đưa ra bở i TS Tôn Thấ Th ất Lãng áp dụng d ụng cho sông Đồng Nai......... 24 Đồng Nai......... 3.1.1. Lự L ựa chọ chọn thông số: s ố: phương pháp Delphi ...................................................24 3.1.2. Tính toán chỉ ch ỉ số số phụ: phụ: phương pháp delphi delphi và phương pháp pháp đư ờ ng ng cong tỉ t ỉ lệ lệ ................................ ................................ ................................ ............................ 24 3.1.3. Trọ Tr ọng số s ố ....................................................................................................24 3.1.4. Tính toán chỉ ch ỉ số số cuố cuối cùng.........................................................................25 3.2 Mô hình WQI đưa ra bở i TS Phạ Ph ạm Thị Th ị Minh Hạ H ạnh ............ ................... ............. ............ ........ ......... .........25 25 3.2.1. Lự L ựa chọ chọn thông số s ố ................................ ................................ ..................... 26
3.2.2. Chuyể Chuy ển các thông số s ố về v ề cùng một một thang đo ...............................................27 3.2.3. Trọ Tr ọng số s ố ....................................................................................................34 Không sử sử dụ dụng trọ trọng số s ố ................................ ................................ ...................... 34 3.2.4. Tính chỉ ch ỉ số số cuố cuối cùng ............. ................... ............ ............ ........ ............ ................... ............. ............ ........ ............ ................ .... 35 3.3 Mô hình WQI đưa ra bở i Ủy ban sông Mekong ............ ................... ............. ............ ........ ............ ................ .... 36 3.4 Mô hình WQI đưa ra bở i PGS.TS PGS.TS Lê Trình Trình ............ .................. ............ ............ ................ ............. ............. ......... ... 37 3.4.1 Phương pháp pháp lậ l ập và tính toán WQI ................................ ............................. 38 loại và phân vùng chất ch ất lượng nướ c dự dựa theo theo WQI WQI ........ ........ 40 3.4.2 Phương pháp phân ph ân loạ IV. ĐỀ XU ĐỀ XUẤ ẤT MÔ HÌNH WQI CHO M ẠNG LƯỚI LƯỚI QUAN TRẮC TR ẮC NƯỚC NƯỚC QUỐ QU ỐC GIA ................................ ................................ ................................ ........................... 40 4.1 Lự Lựa chọ ch ọn thông số số.................................................. Error! Bookmark not defined. 4.2 Tính toán chỉ ch ỉ số số phụ phụ (WQI phụ ph ụ) ............ .................. ............ ........ Error! Bookmark not defined. 4.3 Trọ Trọng số s ố ............................................................. Error! Bookmark not defined. 4.4 Tính toán chỉ ch ỉ số số cuố cuối cùng.................................. Error! Bookmark not defined. V. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NƯỚ C LVS CẦ C ẦU VÀ NHUỆ NHU Ệ ĐÁY THÔNG QUA WQI ............ .................. ............ ............ ................ ............ ............ ............ ............ ................. ............. ............ ............ ............ ........ ............. ................... ............ ........ 40 5. 1 Áp dụ d ụng WQI cho số s ố liệ liệu quan trắ tr ắc cho hệ h ệ thố thống LVS Cầ C ầu............................. 45 5.1.1 Tổ T ổng quan về v ề hệ hệ thố thống LVS Cầ C ầu ................................ ................................ 45 5.1. 5.1.22 Áp dụng thử thử nghiệm nghiệm WQI để đánh giá chất lượng nướ c LVS Cầ C ầu..............47 5.1.3 Mộ M ột số số kế kết quả quả tính toán WQI khác khác đố đ ối vớ vớ i LVS Cầ C ầu ............ .................. ............ ............ .......... 53 5.2 Áp dụ d ụng thử thử nghiệm nghiệm WQI để đánh giá chất lượng nướ c LVS Nhuệ Nhu ệ Đáy ..........57 5.2.1 Mạng M ạng lướ i quan trắ tr ắc LVS Nhuệ Nhu ệ Đáy ................................ .......................... 57 5.2.2 Chất Ch ất lượng nướ c LVS Nhuệ Nhu ệ Đáy thông qua từng từng thông số s ố ............ .................. ............ ........ 59 5.1.3 Mộ M ột số số kế kết quả quả tính toán WQI khác khác đố đ ối vớ vớ i LVS Nhuệ Nhu ệ Đáy ......................64 VI. KẾT LUẬ LU ẬN.........................................................................................................68 TÀI LIỆ LI ỆU THAM KHẢ KH ẢO ............ .................. ............ ............. ......... ............ .................. ............ ............ ................ ............ ............ ............ ........ 77
Ở Đ Ầ
Việt Nam có mạng lướ i sông ngòi khá dày, tuy nhiên quá trình phát tri ển kinh tế xã hội nhanh đã dẫn đến nhiều lưu vực sông bị ô nhiễm nặng. Bảo vệ môi trườ ng các lưu vực sông đang là yêu cầu bức thiết và đang được quan tâm . Để có nguồn thông tin phục vụ tốt công tác bảo vệ môi trường các lưu vực sông, mạng lướ i quan trắc nướ c trên toàn quốc đang h ình thành và ngày càng mở rộng. Số liệu quan trắc nướ c từ các chương tr ình quan trắc thườ ng đượ c sử dụng trong các báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông. Các thông s ố trong môi trườ ng nước được phân tích đánh giá và đưa ra các nh ận định về hiện trạng và diễn biến của chất lượng nướ c. Ngoài các phân tích đánh giá cho t ừng thông số, các bộ chỉ thị môi trườ ng quốc gia cũng đã đượ c xây dựng. Bộ chỉ thị môi trường nướ c mặt lục địa đã có quy định chi tiết và đang đượ c áp dụng cho cấp độ địa phương cũng như quốc gia. Chỉ số môi trườ ng là cách sử dụng số liệu tổng hợp hơn so với đánh giá từng thông số hay sử dụng các chỉ thị. Rất nhiều các quốc gia trên thế giới đã triển khai áp dụng các mô hình chỉ số chất lượng nướ c (WQI) vớ i nhiều mục đích khác nhau. Từ nhiều giá trị của các thông số khác nhau, bằng các cánh tính toán phù h ợp, ta thu đượ c một chỉ số duy nhất, giá trị của chỉ số này phản ánh một cách tổng quát nhất về chất lượng nướ c. Chỉ số chất lượng nướ c (WQI) với ưu điểm là đơn giản, dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể đượ c sử dụng cho mục đích đánh giá diễn biến chất lượng nướ c theo không gian và thờ i gian, là nguồn thông tin phù hợ p cho cộng đồng, cho những nhà quản lý không phải chuyên gia về môi trường nướ c. Tài liệu này sẽ phân tích kinh nghiệm các mô hình WQI đã đượ c các quốc gia/địa phương/nhà khoa học đề xuất trên thế giớ i cũng như Việt Nam, trong đó nhiều mô hình đã áp dụng vào thực tế. Từ đó đề xuất mô hình WQI phù hợ p cho mạng lướ i quan trắc môi trườ ng quốc gia. Mô hình này c ũng đượ c thử nghiệm đối với lưu vực hệ thống sông Cầu và Nhuệ Đáy.
Chươ Ổ Ề Ỉ Ố ẤT LƯ ỢNG NƯ Ớ ổ ề ỉ ố môi trư ờ
Mô hình tháp dữ liệu thể hiện mối quan hệ giữa các mức độ sử dụng dữ liệu từ chi tiết đến tổng hợ p. - Dữ liệu thô: Là các thông tin v ề môi trường thu được mà chưa qua phân tích đánh giá. - Dữ liệu đã đượ c xử lý: Là các thông tin, số liệu đã đượ c tổng hợ p, phân tích, đánh giá từ số liệu thô thu đượ c từ điều tra, khảo sát, quan trắc. - Chỉ thị môi trườ ng: Chỉ thị môi trường là thước đo tổng hợp, cô đọng các thông tin môi trường để đánh giá t ình trạng môi trườ ng. - Chỉ số môi trườ ng: là một tập hợ p của các tham số hay chỉ thị đượ c tích hợ p hay nhân vớ i trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩ a là chúng đượ c tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượ ng nào đó. Chỉ số môi trườ ng truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môi trường cho ngườ i ra quyết định không phải là chuyên gia và cho công chúng.
M ụ c ích củ a chỉ số môi trư ờ ng: - Phản ánh hiện trạng và diễn biến của chất lượng môi trường, đảm bảo tính phòng ngừa của công tác bảo vệ môi trườ ng - Cung cấp thông tin cho những ngườ i những ngườ i quản lý, các nhà hoạch định chính sách cân nhắc về các vấn đề môi trườ ng và phát triển kinh tế xã hội để đảm bảo phát triển bền vững - Thu gọn kích thước, đơn giản hóa thông tin để dễ dàng quản lý, sử dụng và tạo ra tính hiệu quả của thông tin. - Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trườ ng, nâng cao nhận thức bảo vệ môi trườ ng cho cộng đồng.
ổ ề ớ ệ ề
Chỉ số chất lượng nướ c (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp đượ c tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán học. WQI dùng để mô tả định lượ ng về chất lượng nước và đượ c biểu diễn qua một thang điểm. Việc sử dụng sinh vật trong nướ c làm chỉ thị cho mức độ sạch ở Đức từ năm 1850 đượ c coi là nghiên cứu đầu tiên về WQI. Chỉ số Horton (1965) là chỉ số WQI đầu tiên đượ c xây dựng trên thang số. Hiện nay có rất nhiều quốc gia/địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI. Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác nhau ta thu đượ c một chỉ số duy nhất. Sau đó chất lượng nướ c có thể đượ c so sánh vớ i nhau thông qua chỉ số đó. Đây là phương pháp đơn giản so vớ i việc phân tích một loạt các thông số Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm: Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể đượ c sử dụng làm cơ sở cho
việc ra các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên. Phân vùng chất lượng nướ c Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá đượ c mức độ đáp ứng/không
đáp ứng của chất lượng nước đối vớ i tiêu chuẩn hiện hành Phân tích diễn biến chất lượng nướ c theo không gian và thờ i gian. Công bố thông tin cho cộng đồng Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nướ c
thườ ng không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có th ể sử dụng cho các nghiên cứu v ĩ mô khác như đánh giá tác đ ộng của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nướ c khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải,… ự
Hầu hết các mô hình chỉ số chất lượng nướ c hiện nay đều đượ c xây dựng thông qua quy trình 4 bước như sau: Bướ c 1: Lự a ch ọn thông s ố Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nướ c, sự lựa chọn các thông số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nướ c và mục tiêu
của WQI. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể đượ c phân loại như sau: Chỉ số chất lượng nước thông thườ ng, chỉ số chất lượng nướ c cho mục đích sử dụng đặc biệt. Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp delphi hoặc phân tích nhân tố quan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng. Các thông số nên đượ c lựa chọn theo 5 chỉ thị sau: Hàm lượ ng Oxy: DO Phú dưỡ ng: N-NH4, N-NO3, Tổng N, P-PO4, Tổng P, BOD5, COD, TOC Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dư lư ợ ng thuốc
bảo vệ thực vật, các kim loại nặng Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS
Hình dưới đây chỉ ra số lượ ng các thông số đượ c sử dụng trong các mô hình WQI khác nhau:
Hình 1: S ố lượ ng các biến
đượ c sử d ụng trong các báo cáo WQI (Couillard
and Lefebvre (1985) and Wepener et al (2006)) (nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation
in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)
Tần suất sử dụng các thông số đượ c chỉ ra trong hình dưới đây:
Hình 2: T ần su ấ t sử d ụng các thông s ố trong các mô hình WQI (nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation
in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh) Bướ c 2: Chuy ển đổi các thông s ố về cùng một thang đo (tính toán chỉ số
phụ) Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các kho ảng giá trị khác nhau, vì vậy để tập hợp đượ c các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển các thông số về cùng một thang đo. Bướ c này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số. Chỉ số phụ có thể đượ c tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn. Có nhiều thang đo có thể sử dụng: -100 to 100 (Stoner, 1978) -50 to 100 (Béronet al, 1979) 0 to 1 (Swamee and Tyagi, 2000) 0 to 10 (Cooper et al, 1994) 0 to 14 (Prati et al, 1971)
0 to 16 (Sargaonkar and Deshpande, 2003) 0 to 25 (Gray, 1996) 0 to 100 (Brown et al, 1973; Shyue et al, 1996; Liou et al, 2004; Sedeño -
Díaz and López-López, 2007; Simões et al, 2008) to 10 (Melloul and Collins, 1998) 10 to 100 (Dunnette, 1979)
Có rất nhiều phương pháp chuyển đổi thông số nhưng phương pháp đườ ng cong tỉ lệ (rating curve) đượ c sử dụng rộng rãi nhất. Bướ c 3 : Trọng s ố Trọng số được đưa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác nhau đối vớ i chất lượng nướ c. Trọng số có thể xác định bằng phương pháp delphi, phương pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng của các thông số đối với đờ i sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương pháp thống kê… Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết. Mỗi lưu vực khác nhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau, vì vậy WQI của các lưu vực khác nhau không thể so sánh vớ i nhau. Bướ c 4 : Tính toán chỉ số WQI cu ối cùng Các phương pháp thường đượ c sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớ n nhất.
STT
Phươn g pháp
Công th ứ c
Nghiên c ứ u s ử d ụ ng
1
Trung bình cộng không trọng số
Prati et al., 1971; Sargaonkar and Deshpande, 2003; Frumin et al., 1997
2
Trung bình cộng có trọng số
Brown et al., 1970, Prati et al., 1971
3
Trung bình nhân không trọng số
Bhargava, 1983
4
Trung bình nhân có trọng số
Brown et al, 1972 Couillard and Lefebvre, 1985
5
Tổng không trọng số dạng Solway
Wepener et al., 2006
6
Tổng có trọng số dạng Solway
Tyson and House, 1989; Gray, 1996; Bordalo, 2006
7
Trung bình bình phương điều hòa không trọng số
Dojlido et al., 1994; Cude, 2001
8
Giá trị nhỏ nhất
I = Min(q1,q2, ..qn)
Smith, 1990
9
Giá trị lớ n nhất
I = Max(q1,q2, ..qn)
Couillard and Lefebvre, 1985
(nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation
in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh) Một số bất cập khi tính toán chỉ số WQI cuối cùng : Tính che khuất : Một chỉ số phụ thể hiện chất lượng nướ c xấu nhưng có
thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượ ng tốt Tính mơ hồ : Điều này xảy ra khi chất lượng nướ c chấp nhận được nhưng
chỉ số WQI lại thể hiện ngượ c lại Tính không mềm dẻo : Khi một thông số có thể bổ xung vào việc đánh giá
chất lượng nước nhưng lại không được tính vào WQI do phương pháp đ ã đượ c cố định. Swamee and Tyagi đã đề xuất một công thức có thể khắc phục các bất cập trên :
I 1 n
n
i 1
k
qi1 / k
Trong đó : I : Chỉ số cuối cùng
n : số lượ ng thông số qi: Chỉ số phụ k là hằng số và được tính như sau:
k 1 / log 2 n 1
Liou et al. (2004) cũng đề xuất dùng một công thức kết hợ p cả trung bình cộng và trung bình nhân.
I C temC pH C tox qi wi q j w j qk j 1 i1 k 1 3
2
1
1 / 3
Trong đó : Ctem. CpH, Ctox : Chỉ số phụ tương đương ứng vớ i nhiệt độ, pH và các chất độc hại qi : Chỉ số phụ của nhóm các thông số DO, BOD 5, N-NH 3 q j : Chỉ số phụ ywngs vớ i nhóm thông số độ đục, TSS qk : Chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal coliform Chương Ệ Ự Ủ Ộ Ố Ố Ế Ớ Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều các nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI.
Hoa K ỳ: WQI đượ c 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) – sau đây gọi tắt là WQI-NSF Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trườ ng Canada (The Canadian Council of Ministers of the Environment- CCME, 2001) xây dựng Châu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu đượ c xây dựng phát triển từ WQI – NSF (của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông số và phương pháp tính ch ỉ số phụ riêng triển từ WQI – NSF, nhưng m ỗi quốc gia có Các quố c gia Malaysia, Ấ n ộ phát thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng ụ ạ ự ọ ố
WQI là một con số đại diện cho chất lượng nướ c tính toán từ 8 thông số: Nhiệt độ, DO, BOD, pH, T ổng N (ammonia+nitrate nitrogen), T ổng P, Tổng rắn (Total solids), fecal coliform. OWQI đư ợc đưa ra từ năm 1970 và liên tục đượ c cải tiến. WQI là một chỉ số tổng hợp đượ c sử dụng để đánh giá chất Giớ i hạ n áp d ụ ng: lượng nướ c cho các mục đích thông thường (câu cá, bơi…). Nó thể xác định chất lượng nướ c cho các mục đích đặc biệt, WQI cũng không thể ước tính đượ c hết tất cả các tác động có hại đến sức khỏe. OWQI đượ c xây dựng cho các lưu vực thuộc bang Oregon, việc áp dụng cho các nơi khác cần có cân nhắc và điều chỉnh phù hợ p. 2.1.2. Phươn g pháp chu y ể n
ổ
ế ố
WQI đầu tiên đượ c xây dựng khi National Sanitation Foundation’s Water Quality Index đượ c thành lập. Các chỉ số WQI này (chỉ số WQI ban đầu và chỉ số WQI đượ c sử dụng hiện tại) đều sử dụng phương pháp tiếp cận Delphi. Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp DELPHI và t ập hợ p lại bằng phương pháp chuyên gia. Chuy ển đổi các biến số bằng cách logarit hóa để tính các chỉ số phụ. Trong quá trình xây dựng chỉ số WQI ban đầu, một nhóm các chuyên gia đã đượ c tập hợ p và sử dụng phương pháp Delphi để xác định các biến số và trọng số của mỗi biến. Việc loại bỏ các tỉ lệ bằng phương pháp Redudancy and impai rment categories của 6 thông số (DO, BOD, pH, t ổng rắn, amoni+nitrat, fecak coliform). Các thông s ố đượ c phân loại thành các nhóm nhân t ố khác nhau: tiêu thụ oxy, phú dưỡ ng, thông số vật lý, các chất hòa tan và yếu tố ảnh hưởng đến sức khẻ Sự tiêu thụ Oxy. Vớ i nhiều biến thì sự thay đổi nhỏ trong một biến không thể phản ánh rõ nét trong chỉ số WQI cuối cùng. Chỉ số WQI phụ đượ c tính toán từ giá trị các thông số thông qua một đườ ng phi tuyến xây dựng trướ c. WQI hiện nay cũng đượ c bổ xung thêm 2 thông số là tổng P và nhiệt độ dựa trên những nghiên cứu về điều kiện của các lưu vực tai Oregon. Mỗi một chỉ số phụ có giá trị từ 10 đến 100.
Oxy hòa tan (DO) WQI ban đầu chỉ đượ c tính dựa trên độ bão hòa với các điều kiện nhiệt độ khác nhau. DO là chỉ số quan trọng cho Cá hồi, tôm.. Chỉ số phụ DO đượ c xây dựng dựa trên tác động đến các loài thủy sinh. Cách tính chỉ số phụ DO như sau: - Nồng độ DO bão hòa (DO saturation hay DOs) ≤ 100% hoặc Nồng độ DOc ≤ 3.3 mg/l SIDO = 10 - 3.3 mg/l < DOc ≤ 10.5 mg/l
SIDO=-80.29+31.88*DOc-1.401*DOc2
- 10.5 mg/l < DOc
SIDO = 100
- 100% < DOs ≤ 275% - 275% < Dos
SIDO=100*exp((DOs - 100)*1.179E-2)
SIDO = 100
Nhu c ầ u Oxy sinh h ọ c (BOD) BOD thể hiện tổng mức tiêu thụ oxy do các sinh vật thủy sinh. Phương pháp tính chỉ số phụ BOD như sau: BOD ≤ 8 mg/l:SIBOD = 100*exp(BOD*-0.1993) 8 mg/l < BOD SI BOD = 10
Amonia + nitrate nitrogen N Quá trình Nitrat hóa di ễn ra trong một số dòng chảy thuộc bang Oregon và quá trình này cũng có thể tiêu thụ oxy. Chỉ số phụ Nitơ đượ c tính dựa trên tổng của amoni và nitrat, tuy nhiên trong cơ sở dữ liệu vẫn cần lưu riêng amoni và nitrat để có thể phân tích về mức độ đóng góp của amoni và nitrat đối vớ i chỉ số phụ Nitơ. Phương pháp tính toán chỉ số phụ Nito nêu ở phần dướ i. Phú dưỡ ng Sự gia tăng nồng độ các hợ p chất nitơ và photpho dễ tiêu trong nướ c tạo ra những điều kiện thuận lợ i cho tảo phát triển. Phú dưỡ ng có thể ảnh hưở ng rất lớn đến chất lượng môi trường nước và đờ i sống của các loài thủy sinh.
Amonia + nitrate nitrogen N Amonia và nitrat vừa có tác động đến nồng độ oxy hòa tan vừa có ảnh hưở ng chủ yếu đến phú dưỡng. Phương pháp tính chỉ số phụ Nitơ như sau: N ≤ 3 mg/l
SIN = 100*exp(N* -0.4605)
3 mg/l < N
SIN =10
photphat P T ổ ng
SIP = 100 – 299.5*P – 0.1384*P 2
P ≤ 0.25 mg/l 0.25 mg/l ≤ P
SIP = 10
Các ch ất hòa tan a. pH Công thứ c tính ch ỉ số phụ pH như sau:
- pH < 4
SIpH = 10
- 4 ≤ pH < 7
SIpH = 2.628*exp(pH*0.52)
- 7 ≤ pH ≤ 8
SIpH = 100
- 8
SIpH =100*exp((pH-8)*-0.5188)
- 11 < pH
SIpH =10
b. T ổ ng r ắ n TS
Công thức tính phụ thuộc vào các lưu vực khác nhau…
Nhân tố vật lý - Nhiệt độ T
T ≤ 11 oC
SI T = 100
11oC ≤ 29 oC SI T = 76.54 + 4.172*T – 0.1623.T 2 – 2.0557*10 -3*T3. 29 oC ≤ T
SI T = 10
Yếu tố ảnh hưởng đến s ứ c khỏe - Fecal Coliform FC FC ≤ 50 #/100 ml
SLFC = 98
50 #/100ml < FC ≤ 1600 #/100ml SL FC = 98*exp((FC-50)* -9.9178E-4) 1600 #/100ml < FC
SLFC = 10
ọ ố
Mô hình WQI hiện tại đang áp dụng sử dụng phương pháp trọng số cân bằng ố ừ ỉ ố ụ
WQI ban đầu đượ c tính bằng trung bình số học có trọng số của các chỉ số phụ thành phần:
WQI
n
1 SI W i
i
i
Trong đó SIi là chỉ số phụ đối vớ i thông số i, Wi là trọng số tương ứng. NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có tr ọng số của các chỉ số phụ thành phần:
WQI
n
i 1
SI iW i
WQI đượ c sử dụng tại hiện tại ở Oregon sử dụng hàm bình phương điều hòa không trọng số theo công thức sau:
WQI
n n
1
SI
2
i 1
i
Trong đó: WQI: chỉ số cuối cùng n là số lượ ng các chỉ số WQI thành phần. SLi: Chỉ số phụ Sau khi WQI cuối cùng được xác định, chất lượng nước được đánh gia theo các thang như sau: 10 – 59 rất xấu 60 – 79 Xấu 80 – 84 Trung bình 85 – 89 Tốt 90 – 100 Rất tốt ụ ở ự ọ ố
Các nhóm thông số để tính toán WQI - Độ trong của nước: độ đục, tổng rắn lơ lửng
- Hàm lượ ng oxy: DO - Như cầu oxy (phú dưỡ ng): COD, BOD, TOC - Các chất dinh dưỡ ng: Tổng N, nitrat, Tổng P - Vi khẩn: Tổng Coliform và Fecal Coliform ỉ ố ụ
Chỉ số phụ đượ c tính toán từ giá trị thông số bằng phương pháp đườ ng cong tỉ lệ (rating curve), đường cong này đượ c xây dựng từ các tiêu chuẩn về nướ c mặt và các nghiêm cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nướ c.
Thông số WQI
Chất lư ợ ng t ố t Đơn vị
10
Chất lư ợ ng kém
20
30
40
50
60
70
80
90
Chỉ thị : Ch ấ t rắn lơ lử ng Độ đục
JTU
1.5
3
4
4.5
5.2
8.8
12.2
16.5
21
TSS
mg/l
2
3
4
5.5
6.5
9.5
12.5
18
26.5
8
7.3
6.7
6.3
5.8
5.3
4.8
4
3.1
Chỉ thị: H àm lư ợ ng oxy DO
mg/l
Chị thị : Nhu c ầ u oxy BOD
mg/l
0.8
1
1.1
1.3
1.5
1.9
2.3
3
5.1
COD
mg/l
16
24
32
38
46
58
72
102
146
TOC
mg/l
5
7
9.5
12
14
17.5
21
27.5
37
1.2
1.4
1.6
2
2.7
Chị thị : Ch ất dinh dư ỡ ng Tổng N
mg/l
0.55 0.75 0.9
1
N-NO3
mg/l
0.01 0.03 0.05
0.07 0.1
0.14
0.2
0.32
0.64
Tổng P
mg/l
0.02 0.03 0.05
0.07 0.09
0.16
0.24
0.46
0.89
Chị thị : Vi sinh v ậ t Tổng Coliform
MPN/10 100 0ml
150
250
425
600
1100
1600
3700
7600
Fecal Colifoem
MPN/10 10 0ml
30
35
55
75
135
190
470
960
Ghi chú: *: đơn vị trong tài liệu gốc; *=MPN/100ml (ngườ i dịch) Các đườ ng cong tỉ lệ đượ c thể hiện cụ thể trong các hình dưới đây:
ọ ố
Không sử dụng trọng số ỉ ố ố
Sử dụng công thức trung bình cộng không trọng số:
I
1
n
q n
i
i 1
Trong đó: I : Chỉ số cuối cùng
n: số lượ ng thông số qi: chỉ số phụ Thang iể m WQI:
- Tốt: 0 – 44 - Trung bình: 45 – 59 - Kém: 60 – 99 ụ ạ
Bộ Môi trường Canada đưa ra một mô hình WQI (WQI – CCME), mô hình đó đượ c sử dụng ở nhiều bang tại Canada 2.3.1. Phư ơn g pháp ư a ra b ở
Trung tâm St Laurent (CSL) là m ột trung tâm chịu trách nhiệm báo cáo chất lượng nướ c của sông St. Lawrence. Chỉ số WQI được CSL đưa ra như sau:
A F WQI i
i
n
Trong đó Ai là giá trị trung bình mức độ vượt độ vượ t quá mức hướ ng dẫn của các biến. Khi giá trị của thông số vượ t quá mức hướ ng dẫn đối vớ i thông số đó tỉ lệ “giá trị thông số /mức hướ ng dẫn” đượ c tính toán. Ai là trung bình c ủa các giá trị đó. Fi là tần số của giá trị vượ t quá mức hướ ng dẫn so vớ i tổng số giá trị thu đượ c của biến đó ( Fi = Faccced/Ftotal) CSL tính toán các chỉ số chất lượng nướ c khác nhau cho các mục đích sử dụng khác nhau như: bảo vệ các loài thủy sinh, dùng làm nướ c sinh hoạt, môi trường nướ c mặn… 2.3.2. Phư ơng phá p củ
Phương pháp này dựa trên cách tiếp cận của New Zealand. WQI là giá trị nhỏ nhất của các giá trị WQI phụ. Mỗi chỉ số phụ đượ c tính toán từ một thông số quan trắc môi trường nướ c. WQI = min(Isub1, Isub2,…,Isubn) Phươ ng pháp tính toán các chỉ số phụ khác các phương pháp áp dụng tại Canada đó là phương pháp này s ử dụng đường cong Delphi. Đườ ng cong Delphi xây
dựng bằng phương pháp chuyên gia về mức độ quan trọng của các thông số trong môi trường nướ c. Họ sử dụng một đườ ng phi tuyến (dựa trên ý kiến tổng hợ p các chuyên gia) để xác định mức WQI phụ dựa trên giá trị các thông số. Chỉ số Quebec là giá trị xấu nhất của các giá trị WQI phụ. 2.3.3. Phư ơng pháp Br iti sh Columbia
WQI = (F12+F22+F32)½ F1 là phần trăm các mẫu vượ t quá mức hướ ng dẫn F2 là phần trăm các thông số có một hoặc nhiều hơn 1 mẫu vượ t quá mức hướ ng dẫn F3 là giá trị cao nhất của mẫu vượ t quá mức hướ ng dẫn Trong 3 thành phần F1, F2, F3 thì có 2 thành ph ần giống với các phương pháp tính WQI khác: F2 giống vớ i chỉ số của bang Alberta, F3 tương t ự chỉ số của trung tâm St Laurent, còn thành ph ần F1 thì không giống bất kỳ phương pháp nào khác. Các m ức WQI khác nhau phù hợ p vớ i các mục đích sử dụng khác nhau. 2.3.4. Ph ươn g pháp Manitoba
Bang Manitoba sử dụng phương pháp đã áp dụng tại bang British Columbia mà có bất kỳ thay đổi nào, vớ i số liệu trong 4 năm tại 8 vùng khác nhau thu ộc Manitoba, bang Manitoba đã kết luận phương pháp Bitish Columbia hoàn toàn có th ể áp dụng phù hợ p cho Manitoba. 2.3.5. Phư ơn g pháp Ontario
Bang Ontario sử dụng phương đã áp dụng tại British Columbia nhưng sửa đổi giá trị F3 là giá trị trung bình chứ không phải giá trị cao nhất. Họ đưa ra đánh giá về một số vấn đề xảy ra đối với phương pháp British Columbia khi m ột số giá quá lớ n so vớ i mục tiêu chất lượ ng. Các thông số môi trườ ng sử dụng để tính toán WQI bao gồm: Clorua, Fecal Coliform, đồng, sắt, chì, kẽm, magan, natri, tổng N, tổng P, DO, sunfat, pH, tổng rắn. ế t ph ương ph áp tính toán WQI áp d ụ ạ ể ừ
Lự a chọ n thông s ố : Các thông số dùng để tính toán WQI là hầu hết các thông số có trong chương tr ình quan trắc tại Alberta
Metals & Ions
Aluminum
Copper
Molybdenum
Vanadium
Arsenic
Iron
Nickel
Zinc
Beryllium
Lead
Selenium
Cyanide
Boron
Lithium
Silver
Fluoride
Cadmium
Manganese
Thallium
Cobalt
Mercury
Uranium
Pesticides 2,4-D
Picloram
Bromoxynil
Chlorpyrifos
MCPP
Dicamba
Cyanazine
Imazamethabenz
MCPA
Triallate
Malathion
Diuron
Diazinon
Atrazine
Methoxychlor
Dichlorprop
Lindane
Nutrients & Related Variables Dissolved Oxygen Total Phosphorus Nitrite-Nitrogen (NO2-N) pH
Total Nitrogen
Ammonia Nitrogen
Bacteria Fecal Coliforms
Escherichia coli Các thông s ố sử d ụng để tính toán ch ỉ số WQI
WQI được tính toán thông qua các bư ớc như sau: Bướ c 1: Tính toán giá tr ị ph ạm vi - SCOBE F1 F1 là tỉ số các thông số không đáp ứng đượ c so vớ i mức hướ ng dẫn trong khoảng thờ i gian tính chỉ số. F1 = (số thông số vượ t quá tiêu chuẩn/tổng số thông số)*100 Bướ c 2: Tính toán giá tr ị tần su ất F2 F2 là phần trăm số mẫu không đáp ứng đượ c mức hướ ng dẫn F2 = (Số mẫu không đáp ứng tiêu chuẩn/Tổng số mẫu)*100 Bướ c 3: Tính toán giá tr ị biên độ F3 Giá trị F3 được tính toán qua 3 bướ c sau:
- Vớ i các giá trị không đáp ứng đượ c tiêu chuẩn (cao hơn giớ i hạn trên hoặc thấp hơn giớ i hạn dướ i), ta tính giá trị sau:
excursioi = (giá trị thông số /mức hướ ng dẫn) – 1 khi giá trị thông số cao hơn giớ i hạn trên của mức hướ ng dẫn
excusioi = (mức hướ ng dẫn/giá trị thông số) – 1 khi giá trị thông số thấp hơn giớ i hạn dướ i của mức hướ ng dẫn.
- Tính toán giá trị nse k
o
o
nse
1 excusio
i
i
n
Trong đó n là tổng số mẫu
- F3 đượ c tính toán bằng phương pháp tiệm cận và có khoảng giá trị từ 0 đến 100
o
F 3
nse
0.01nse 0.01
Bướ c 4: Tính toán giá tr ị WQI
WQI 100
2 2 2 F 1 F 2 F 3
1.372
Các m ứ c WQI Rất tốt: 95 - 100. Tốt: 80 - 94 Trung bình: 65 - 79 Xấu: 45 - 64 Rất Xấu: 0 – 44 Chương III: Ứ Ế Ả Đ ẠT ĐƯ Ợ Ề Ự Ở Ệ Tại Việt Nam WQI chưa đượ c triển khai chính thức, một số nghiên cứu điển hình như sau: - Nghiên cứu của TS Tôn Thất Lãng, TS Phạm Thị Minh Hạnh, cách tiếp cận cải tiến từ WQI – NSF.
- Phương pháp WQI đưa ra b ở i Ủy ban sông Mê Kông: tính toán t ổng hợ p đưa ra bở ấ ụng cho sông Đ ồ ự ọ ố : phư ơng pháp Delphi
Các thông số đượ c lựa chọn để tính WQI cho sông Đồng Nai: - BOD, Tổng N - DO - SS - pH - Coliform ỉ ố ụ : phươn g pháp delphi vàphươn g pháp ư ờ ỉ ệ
Từ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng vớ i từng khoảng nồng độ thực tế, đối vớ i mỗi thông số chất lượng nướ c chúng tôi xây dựng một đồ thị và hàm số tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ. Dựa vào phương pháp thử vớ i sự trợ giúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, các hàm chất lượng nước đượ c biểu thị bằng các phương tr ình sau: - Hàm chất lượng nướ c vớ i thông số BOD5 y = - 0,0006x2 - 0,1491x + 9,8255 - Hàm chất lượng nướ c vớ i thông số DO y = 0,0047x2 + 1,20276x - 0,0058 - Hàm chất lượng nướ c vớ i thông số SS y = 0,0003x2 - 0,1304x + 11,459 - Hàm chất lượng nướ c vớ i thông số pH y = 0,0862x4 - 2,4623x3 + 24,756x2 – 102,23x + 150,23 - Hàm chất lượng nướ c vớ i thông số tổng N: y = - 0,04x2 – 0,1752x + 9,0244 - Hàm chất lượng nướ c vớ i thông số coliform y = 179.39x-0,4067 ọ ố
Thep phương pháp Delphi, các m ẫu phỏng vấn đượ c biên soạn và gở i đến 40 chuyên gia chất lượng nướ c ở các trường Đại Học, các Viện Nghiên Cứu, các trung tâm Môi trường để lấy ý kiến. Các mẫu phỏng vấn đượ c gởi đi hai đợt: đợ t một là các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nướ c quan trọng, đợ t hai là các câu hỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước để xây dựng chỉ số phụ và hàm chất lượng nướ c.
Kết quả có 6 thông số chất lượng nước đượ c lựa chọn là những thông sốá chất lượng nướ c quan trọng vớ i các trọng số đượ c trình bày trong bảng sau: Thông số BOD5 DO SS pH Tổng N Tổng coliform
Trọng số tạm thờ i 1.00 0.76 0.70 0.66 0.63 0.56
Trọng số cuối cùng 0.23 0.18 0.16 0.15 0.15 0.13
ỉ ố ố
Chỉ số WQI cuối cùng đượ c tính theo công thức trung bình cộng có trọng số:
I
n
q w i
i
i 1
Trong đó : I: Chỉ số cuối cùn qi: chỉ số phụ cho các thông số wi Trọng số Để đánh giá chất lượng nướ c hệ thống sông Đồng Nai, dựa vào một số kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả và kinh nghiệm thực tế đề xuất phân loại nguồn nướ c mặt theo chỉ số WQI như sau:
Loại nguồn nướ c 1
Ký hiệu màu
Chỉ số WQI
Đánh giá chất lượ ng
Xanh dươ ng
9
Không ô nhiễm
2
Lam
7
Ô nhiễm rất nhẹ
3
L ục
5
Ô nhiễm nhẹ
4
Vàng
3
Ô nhiễm trung bình
5
Da cam
1
Ô nhiễm nặng
6
Đỏ
WQI≤1
Ô nhiễm rất nặng
đưa ra b ở ạ ị ạ
Chỉ số chất lượng nước đượ c chia làm 2 loại là: Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB và chỉ số chất lượng nướ c tổng hợ p IO. Chỉ số chất lượng nước cơ bản đượ c tính cho 8 thông số chính (COD, BOD5, DO, turbidity, SS, NH4+ - N, PO43--P and T.coli). Chỉ số chất lượng nướ c tổng hợ p ngoài 8 thông số trên đượ c tính thêm các thông số pH, nhiệt độ, các kim loại nặng và dư lượ ng thuốc bảo vệ thực vật trong nướ c, chỉ số chất lượng nướ c tổng hợ p cung cấp nhiều thông tin hơn cho việc đánh giá chất lượng nướ c. Mỗi thông số sẽ xác định một chỉ số chất lượng nướ c phụ, chỉ số WQI cuối cùng được xác định bằng việc kết hợp phương pháp trung bình cộng và trung bình nhân không trọng số. ự ọ ố
Các tiêu chí sau đượ c sử dụng để lựa chọn thông số: - Các thông số phải có mặt vào 5 nhóm sau: Hàm lượng oxy, phú dưỡ ng, yếu tố sức khỏe, đặc tính vật lý và chất rắn lơ lửng - Để có thể xây dựng được đườ ng cong tỉ lệ (rating curve) thì các thông s ố phải có tiêu chuẩn môi trường nướ c của Việt Nam - Các thông số phải có trong các mạng lướ i quan trắc môi trường nướ c. - Dựa trên việc phân tích tần suất xuất hiện trong các chương tr ình quan trắc và phân tích ý ngh ĩ a giá trị của các thông số trong việc đánh giá chất lượ ng nướ c. Các thông số có tần suất xuất hiện cao nhất trong các chương tr ình quan trắc bao gồm: Nhiệt độ, pH, BOD5, COD, DO, T ổng sắt, độ đục, TSS, N-NH3, N-NO3, EC, P-PO4, Tổng coliform. Có 8 kim loại nặng có trong các chương tr ình quan trắc: Tổng sắt, Pb, Cd, Hg, Zn, Cu, Ni và Cr, trong đó s ắt có tần suất quan trắc cao nhất. Các kim loại nặng có tần suất quan trắc khác biệt giữa các vùng, ở Miền Bắc chỉ có Fe, Pb và Cd đượ c quan trắc; Fe, Pb và Hg đượ c quan trắc ở Miền Trung và Fe, Pb, Zn, Cu, Ni, Cr đượ c quan trắc ở Miền Nam. Theo số liệu quan trắc từ năm 1998 đến 2007 tại Việt Nam,tần suất xuất hiện của các thông số là: 7,25% số mẫu có đo pH; DO: 64.17%; SS: 50.25%; Đ c: 73.84%; BOD5: 43.65%; COD: 45.54%; T ng coliform: 68.02%; N-NH4: 65.62%; PPO4: 36.27%; Fe: 46.52%. Thông s c có tun sut quan trc r tiêu chu c mt ca Vit Nam không có thông s này, các gi i hn do Pesce và c s dng.
c chia làm 2 loi, các thông s c c chia làm 2 loi: - Ch s ch n IB s dng các thông s: COD, BOD5, DO, c, TSS, N-NH4, P-PO4, Tng coliform - Ch s ch c tng h p IO:8 thông s s dng cho IB, pH và các ch c hi (phenols, pesticides, cyanide kim lo Hg, Zn, Cu and Ni) ể ố ề ộ t thang o
S d ng cong t l (rating curve), các tiêu chu c s d xây d ng cong t l là: QCVN 08:2008/BTNMT qu chu n quc gia v c mt và TCVN 5945: 2005 tiêu chu c thi công nghi c chia làm 5 m - Mc 1: Ngu c có th s dng v i m c sinh hot - Mc 2: Ngu c có th s dng làm ngu c sinh ho i có các bin pháp x lý thích h p và bo v i sng thy sinh - Mc 3: Ngu c s dng cho m i tiêu - Mc 4: S dng cho các m n ch ng th ng thy - Mc 5: Ngu c b ô nhim nng, cn có k hoch x lý trong t
DO bão hòa có th tính thông qua công th c(Elmore & Hayes, 1960):: C s 14.652 0.41022T 0.0079910T 2 0.00007777T 3
Cs: N oxy bão hòa T: Nhi (oC) ng cong t l c c xây dng theo nghiên cu ca Pesce and ng cong t l c trình bày d
ọ ố ử ụ ọ ố
ỉ ố ố
a.
WQI cơ bản
c tính t 8 ch s ph cho các thông s c, TSS, N-NH4+ , P- PO4 và Tng ciliform. P c áp dng cho 8 thông s trên.
th d i v i s liu quan trc ca 8 thông s s dng trong WQI n
T phân tích PCA, các thông s c cho vào các nhóm bao gm: nhóm 1 (DO, BOD5. COD, N -NH4, P- c, TSS), nhóm 3 (Tng coliform). Công thc tính WQI cui cùng là:
1 1 I B qi wi q j w j qk 2 j 1 5 i1 k 1 5
2
1
1 / 3
: qi : Ch s ph ca nhóm các thông s DO, BOD5, N-NH4, COD, P-PO4 qj : Ch s ph ywngs v i nhóm thông s c, TSS qk : Ch s ph ca nhóm vi sinh vt bao gm Fecal coliform b.
WQI tổ ng hợ p
WQI tng h c tính toán t ch s ph ca:8 thông s s dng cho IB, pH và các cht c hi (phenols, pesticides, cyanide kim lo Cu và Ni). Công th :
n
I O
1 / n
C i
1
1 5 1 1 2 qi wi q j w j qk 2 j 1 5 i1 k 1
1 / 3
: IO : giá tr WQI tng h p Ci: Ch s ph a nhi , pH và các ch c hi. Ch s ph n 1 và ch n khi ch s ph ca ca các thông s nhi , pH, các ch c hi nh s ph ca các ch c hi c tính bng trung bình cng các ch s ph các thông s c hi (phenols, pesticides, cyanide kim lo n và WQI tng h c s d phân loi ch c theo các m Rt tt: 91 100 Tt: 76 90 Trung bình: 51 75 Xu: 26 50 Kém: 1 25 đưa ra bở Ủ
Các thông s c s d tính toán WQI bao gm: DO, Amoni NH4+, COD và Tng P. WQI ca mi trm quan tr c tính toán theo công th c sau: WQI
( p
1
p 2 ... p n ) M
.10
m s ca ca mi mu, (nu DO, NH4, COD và t c mc ng dn s m; nu ch có NH4 và t c m ng dn s ng h p còn li s m. n: s m M: S m t c ca các m M ng d c cho trong bng sau:
Thông số
ơn vị
ứ c hướ M ng d ẫ n
DO
mg/l
6
Amoni
mg/l
<5
COD
mg/l
<4
Tng P
mg/l
<0.08
Sau khi tính toán WQI, m i d m s c phân loi theo các m Phân loi
m s
A: không có ng
9.5 - 10
B: ng nh
8.5 9.5
C: có ng
7 8.5
D: ng nghiêm trng
<7
đưa ra bở
u phân vùng ch c theo các ch s ch c dng các ngu c sông, kênh rch vùng thành
ph H nhim là mt trong nhng công trình nghiên c u tiên Vit Nam v phân vùng ch c theo WQI. 3.4.1 Ph ươn g pháp l ậ
Có nhi ng công th tài nghiên cu này 4 mô hình WQI ã c nghiên cu, tính toán da theo 2 mô hình n ca Hoa K và .
Mô hình c ơ bả n củ a Quỹ V ệ sinh Qu ố c gia Hoa K ỳ (NSF-WQI) NSF- c tính theo mt trong 2 công thc: công thc dng tng (ký kiu là WA-WQI) và công thc dng tích (ký kiu là WM-WQI): 9
9
WA WQI
i 1
wi qi và WM WQI
qi
wi
i 1
Phn tr a 9 thông s la ch DO = 0,17; F.coli = 0,15; pH = 0,12; BOD5 = 0,10; NO3: 0,1 0; PO4: 0,10; bin thiên nhi lch nhi c gi m quan trc g c = 0,08; tng cht rn (TS) = 0,08. Ch s ph nh d th qi = f(xi) Theo mô hình này, giá tr c nm trong kho n 100: WQI = 0 ng v i mc CLN xu nht, WQI = 100 ng v i mc CLN tt nht. Da theo mô hình c n NSF- ã ci tin thành 3 mô hình phù h p v m CLN TP. H Chí Minh: - Mô hình NSF-WQI/HCM - Mô hình HCM-WQI - Mô hình HCM-WQI6TS
Mô hình c ủ a Bhargava (Bhargava -WQI) Công th ứ c tính
Theo mô hình Bhargava (1983), WQI cho m i m d c (chng hn, c c sinh hot, nông nghip, công nghi c tính toán theo công thc (3) và WQI t d c tính theo công thc:
WQI
1 / n
n
i 1
100
F i
- Giá tr "hàm nhy" ca thông s i, nhn giá tr trong khong 0,01 ÷ 1 - nh t "hàm nh i v i thông s i ; - n: s thông s CLN la chn (n = 3 ÷ 5, tu thuc vào m d c) k
WQI
WQI i
i 1
k
i là WQI ca các m d c khác nhau, k là s mc d c. Có th s ca công thc (4) các h s th hin tm quan trng khác nhau ca mi m d c. nh các m d c sông kênh rch TP. H Chí Minh Các m d c ca các sông kênh rch TP. H Chí Minh bao gm:
Tip xúc trc tip (t i)
C c sinh ho c§
Nông nghi c thy l i)
Công nghi c cp cho các ngành công nghi p nói chung: làm mát, v sinh công nghip§
Thy sn (nuôi tôm, cá...).
Xác đị nh các thông s ố CLN lự a chọn cho các m ục đích sử d ụng nướ c nh các thông s CLN la chn cho mi m dng c bao gm: Thông s phi có tm quan trng l n, Thông s có th nh nhanh và chính xác, S thông s càng ít càng t mô t c m v CLN ca sông, kênh r c kho sát.
(T nhiu s liu c ình quan tr ng TP. H Chí Minh và c tài này có th nh nh rng n các kim lo c và các hóa cht bo v thc vt nh u so v nh trong các Tiêu chun Vi ng, do vy trong tính WQI c tài này các thông s v cht ô nhi c tính cao c la chn). 3.4.2 Ph ươn g pháp phân lo ạ ấ t lư ợ n g nư ớ ự
Theo mô hình ca NSF (Hoa K) và Bhargava ( c phân thành 5 loi (hay 5 m phân loi CLN, tin hành phân vùng CLN cho các sông kho sát, tc là chia m n). M n) ca mt c xem là cùng mc CLN nu cùng nm trong mt lo WQI).
Loại I
Bhargava-WQI (a) 90 ÷ 100
NSF-WQI (b) 91 ÷ 100
II III
65 ÷ 89 35 ÷ 64
71 ÷ 90 51 ÷ 70
IV V
11 ÷ 34 0 ÷ 10
26 ÷ 50 0 ÷ 25
Giải thích Rt tt (không ô nhim - ô nhim rt nh) Tt (ô nhim nh) Trung bình (ô nhim trung bình) Xu (ô nhim nng) Rt xu (ô nhim rt nng)
Vic phân loi ch c các sông, kênh rch TP. H Chí Minh theo các mô hình WQI ci ti xut (HCM-WQI, NSF-WQI/HCM, WQI BHCM) cng da theo các phân loi trên.
Chương SỔ TAY HƯỚ NG D ẪN TÍNH TOÁN WQI DO TCMT BAN HÀNH
Phần I. QUY ĐỊNH CHUNG 1. Phạm vi điều chỉnh ng dn vic tính toán ch s ch ng c t s liu quan tr c c mt l a. 2. Đối tượ ng áp d ụng ng d n này áp d i v n lý nhà n c v ng, các t chc, cá nhân có tham gia vào m i quan tr ng và tham gia vào vi c công b thông tin v ch ng cho c ng.
3. Giải thích t ừ ngữ Trong s tay ng dn, các t ng c hi 1. Chỉ số chất lượng nướ c (vi ế t t ắ t là WQI) là mt ch s c tính toán t các thông s quan tr c ch c, mô t ng v ch ng c và kh nng s dng ca ngun c ; c biu din qua mt thang m. 2. WQI thông số (viế t t ắ t là WQI SI ) là ch s ch c tính toán cho mi thông s . 4. Các nguyên t ắc xây d ự ng chỉ số WQI Các nguyên t c xây d ng WQI bao g m: - B m tính phù h p; - B m tính chính xác; - B m tính nh t quán. - B m tính liên t c; - B m tính s n có; - B m tính có th so sánh. 5. M ục đích của việc sử dụng WQI - c mt l a mt cách t ng quát; - Có th c s d t ngun d li xây d ng b phân vùng ch c; - Cung c ng cho c ng mt cá n, d hiu, trc quan; - Nâng cao nh n thc v ng. Phần II. TÍNH TOÁN CH Ỉ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚ C 1. Các yêu c ầu đối vớ i việc tính toán WQI - c tính toán riêng cho s liu ca t m quan trc; - WQI thông s c tính toán cho tng thông s quan trc. Mi thông s s c mt giá tr WQI c th, t iá ch ng c c m quan trc; - c chia thành các khong nh nh. Mi khong ng v i 1 m c nh nh. 2. Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượ ng môi trường nướ c mặt lục địa
Quy trình tính toán và s d c bao g c sau: c 1: Thu thp, tp h p s liu quan trc t trm quan tr c mt l a (s li ã qua x lý); c 2: Tính toán các giá tr WQI thông s theo công thc; c 3: Tính toán WQI; c 4: So sánh WQI v i bng các m c. 3. Thu th ập, t ập hợ p số liệu quan tr ắc S liu quan tr c thu thp ph m bo các yêu cu sau: - S liu quan trc s d tính WQI là s liu ca quan tr c mt lc i v i quan tr nh k hoc giá tr trung bình ca thông s trong mt khong th i v i quan trc liên tc; - Các thông s c s d ng bao gm các thông s: DO, nhi , BOD 5, COD, N-NH 4, P-PO4 c, Tng Coliform, pH; - S liu quan tr ã qua x m b ã loi b các giá tr sai l t yêu c i v i quy trình quy phm v m bo và kim soát cht ng s liu. 4. Tính toán WQI a. Tính toán WQI thông s ố * WQI thông s (WQISI c tính toán cho các thông s BOD 5 , COD, N-NH 4 , Coliform theo công th P-PO 4 , TSS, ộ ụ c, T ổ ng
WQI SI
qi qi 1 BPi 1 BPi
BP
i 1
C p qi 1
(công thc 1)
BP i: N gi i h i ca giá tr thông s quan tr nh trong b ng v i mc i BP i+1: N gi i hn trên ca giá tr thông s quan tr nh trong b ng v i mc i+1 qi: Giá tr WQI m ã cho trong b ng v i giá tr BPi qi+1: Giá tr WQI mc i+1 cho trong b ng v i giá tr BP i+1 Cp: Giá tr ca thông s quan tr Bảng 1. B ảng quy định các giá tr ị qi, BPi
Giá trị BPi quy định đối vớ i từ ng thông s ố i
qi
BOD 5 (mg/l)
COD (mg/l)
N-NH4 (mg/l)
P-PO4 (mg/l)
Độ đục (NTU)
1 2
100 75
4 6
10 15
0.1 0.2
0.1 0.2
5 20
Coliform TSS (MPN/100ml (mg/l) ) 20 2500 30 5000
3 4 5
50 25 1
15 25 50
30 50 80
0.5 1 5
0.3 0.5 6
30 70 100
50 100 >100
7500 10.000 >10.000
Ghi chú: Trườ ng h ợ p giá tr ị C p c ủa thông s ố trùng vớ i giá tr ị BP i đ ã cho trong bảng, thì xác định đượ c WQI c ủa thông s ố chính b ằ ng giá tr ị qi tương ứ ng.
* Tính giá tr ị WQI ố i vớ i thông s ố DO (WQI DO ): tính toán thông qua giá tr DO % bão hòa. c 1: Tính toán giá tr DO % bão hòa: - Tính giá tr DO bão hòa: D O
baohoa
14 . 65 2
0 . 41022 T
0 . 0079910
T
2
0 . 000077774
T
3
0
T: nhiệt độ môi trường nướ c t ại th ời điể m quan tr ắc (đơn vị: C).
- Tính giá tr DO % bão hòa: DO%bão hòa= DO hòa tan / DO bão hòa*100 DO hòa tan: Giá tr ị DO quan tr ắc được (đơn vị: mg/l)
c 2: Tính giá tr WQI DO:
WQI SI
qi 1 qi BPi 1 BPi
C
p
BPi qi
(công thc 2)
Cp: giá tr DO % bão hòa BP i, BP i+1, q i, q i+1 là các giá tr ng v i mc i, i+1 trong Bng 2. Bảng 2. Bảng quy định các giá tr ị BPi và qi đối vớ i DO% bão hòa
i BPi qi
1 20 1
2 20 25
3 50 50
4 75 75
5 88 100
6 112 100
7 125 75
8 9 150 200 50 25
10 200 1
Nu giá tr DO % bão hòa 20 thì WQI DO bng 1. Nu 20< giá tr DO % bão hòa < 88 thì WQI DO c tính theo công thc 2 và s dng Bng 2. Nu 88 giá tr DO % bão hòa 112 thì WQI DO bng 100. Nu 112< giá tr DO % bão hòa < 200 thì WQI DO c tính theo công thc 1 và s dng Bng 2. Nu giá tr DO % bão hòa 200 thì WQI DO bng 1. * Tính giá tr ịWQI ố i vớ i thông s ố pH
Bảng 3. Bảng quy định các giá tr ị BPi và q i đối v ớ i thông s ố pH I BPi qi
1 5.5 1
2 5.5 50
3 6 100
4 8.5 100
5 9 50
6 9 1
Nu giá tr pH5.5 thì WQI pH bng 1. Nu 5,5< giá tr pH<6 thì WQI pH c tính theo công thc 2 và s dng bng 3. Nu 6 giá tr pH8,5 thì WQI pH bng 100. Nu 8.5< giá tr pH< 9 thì WQI pH c tính theo công thc 1 và s dng bng 3. Nu giá tr pH9 thì WQI pH bng 1.
b. Tính toán WQI Sau khi i v i tng thông s nêu trên, vi c áp dng theo công thc sau: WQI pH 1
1 2 WQI WQI WQI WQI a b c 100 5 2 a 1 b 1 5
1 / 3
WQI a: Giá tr ã tính toán i v i 05 thông s: DO, BOD 5, COD, N-NH 4, P-PO4 WQI b: Giá tr ã tính toán i v i 02 thông s c WQI c: Giá tr ã tính toán i v i thông s Tng Coliform WQI pH: Giá tr ã tính toán i v i thông s pH. Ghi chú: Giá tr WQI sau khi tính toán s c làm tròn thành s nguyên. 5. So sánh ch ỉ số chất lượng nước đã đượ c tính toán vớ i bảng đánh giá c WQI, s dng b nh giá tr ng v i m th
Giá trị WQI 91 - 100 76 - 90 51 - 75 26 - 50 0 - 25
Mức đánh giá chất lượng nướ c S dng tt cho m c sinh hot S dng cho m c sinh hot n các bin pháp x lý phù h p S dng cho m i tiêu và các mc S dng cho giao thông th y và các m c ô nhim nng, cn các bin pháp x lý
Màu c bin Xanh lá cây Vàng Da cam
Phần III. 1. Công b ố thông tin về chất lượng nướ c mặt lục địa cho cộng đồng Ch s ch c s d t c trong các báo cáo v ch c, báo cáo hin tr ng. Các ni dung thông tin này c c công b, công khai và ph bin rng rãi cho cng ng. 2. Yêu c ầu đối vớ i nội dung thông tin công b ố về WQI Yêu c i v i ni dung thông tin công b v WQI bao gm: - m và khu vc quan trc, tên trm quan trc; - Th i gian quan trc; - Giá tr WQI và m ng. 3. Hình th ứ c công b ố Thông tin v c công b cho c n n thanh, truyn hình, b n t, n t
Chương ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚ C LVS C ẦU VÀ NHU Ệ ĐÁY THÔNG QUA WQI 5. 1 Áp d ụng WQI cho s ố liệu quan trắc cho h ệ thống LVS C ầu quan v ề 5.1.1 T ổ ng hệ thố ng LVS C ầ u
Sông Cu là mt trong nhng sông chính ca h thông sông Thái Bình v i 47% di c. Sông Cu bt ngun t nh cao 1326m) chy qua huyn Ch n (Bc Kn) th xã Bc Kn, Ch M i, Thái Nguyên, Bc Ninh, B m cui cùng ca con sông này là Ph li, Chí Linh, H Tng chiu dài ca sông Cu là 288km. Thung l m gia hai cánh cung sông Gâm và Yên Lc. Ph u ch ng Bc cao trung bình t t i 300-400m, lòng sông hp và rt dc, nhiu thác ghnh và có h s un khúc l rng trung bình trong mùa cn kho n 60m, 80-100m trong mùa l dc khong >0.1%. Ph Ch M i, sông Cu ch ng Tây Bc l ng c cho t a hình ã thp xu , lòng sông m rng, dc cng gim ch còn kho un khúc vn cao.
H c tính t Thác Hu n Ph Li, t ng chy ch o là Tây B a hình có cao trung bình 10 n 20m, lòng sông rt dc gi 0.01%. c sông Cu có dng dài, tng di nh là 6030km2, h s t a hình ng bng chim phn l n di cao trung bình c c vì vy cng khá th dc trung bình c c thuc loi trung bình 16%. M sông su c sông cu thuc loi cao: 0.95-1.2km/km2, tng chiu dài ph u dài l có chiu dài l ình quan trc LVS C c thc hin t i tn sut 3 n sut quan tr t/n m quan trc m v i 20 thông s hóa lý c n, các kim loi nng, các thông s sinh vt và hóa cht bo v thc vt. m quan trc quan trc thuc các nhánh sông chính c c gm: - Sông Cu (t Bc K n Ph Li, H - Sông Công (t i T n Hip Hoà, Bc Giang) - ng (Võ Nhai - i T - Sông Cà L (V nh Yên, V n Phúc L c Giang) - Sông Ng Huyn Khê (t n Bc Ninh)
th ử nghiệm WQI ể ánh giáchất lư ợn g nư ớ 5.1.2 Áp d ụ ng c LVS C ầ u
LVS Sông C u, sông Công, sông Ng Huyn Khê và các nhánh sông còn li. Ch giá theo WQI và QCVN 08:2008/BTNMT Quy chun k thut quc gia v ch ng c mt. a.
Sông Cầ u:
Các thông s ch c ti sông C ng so v i mc B1 v i t l khá cao. Còn nu so v i mc A1 thì có nhiu thông s t tiêu chu n trên 60%. Thông s Coliform có s bi ng mnh nht gi 2008 thông Coliform ch có 12,7% s m t quá m n 59,8% s m c B1.
Hình: t ỉ lệ các thông s ố so v ớ i QCVN 08:2008/BTNMT t ại sông C ầu
K ế t qu ả tính toán WQI t ạ i sông C ầu N các giá tr WQI nm trong khong 51 75 và 76 - 90 (cht c s dng i tiêu và c c sinh hot m 2009 nhiu giá tr nm trong khong 0 25 (ch c b ô nhim).
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượng nướ c
Nhậ n xét: Vi n so v i vi cùng lúc nhiu thông s. Ví d i sông Cu có nhiu thông s c mc A1 v i t l rt cao, tuy nhiên thông s N-NH4+ l c mc A1 v i t l rt th i kt qu tính toán WQI ta có th thy ngay t l s mu quan tr t ch c có th s dng tt cho m
c c sinh hot (giá tr WQI nm trong khong 91 trong có giá tr nm trong khong t m n B1 v i t l rt khác nhau, sau khi tính toán WQI ta có thì t l s mu quan trc có ch c s d c cho m i tiêu (nm trong khong t 51 75) là 39,2%. b.
Sông Công
T l các thông s quan tr c mc B1 ca sông Công cng khá cao. S t i ca các thông s gi c bi các thông s có t l ng so v i Quy chu Coliform li có chi c li, t l ng quy chun ca thông s Coliform ngay c i v i mc B2 cng rt thp.
Hình: t ỉ lệ các thông s ố so v ớ i QCVN 08:2008/BTNMT t ại sông Công
K ế t qu ả tính toán WQI ng không có s bi ng m các giá tr WQI nm trong khong 51 75 và 76 90.
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượng nướ c
Nhậ n xét i v i sông C ng sông Công thông qua WQI t nhiu so v ng thông s. Ví d l so v i các m trong Quy chun các thông s rt khác nhau, r c thuc mc nào, s dng phù h p v i m ì. Kt qu tính toán WQI có th nhn thy d dàng có 69% s mu quan tr t ch c v i WQI thuc khong 76 90, có 31% s mu quan trc có WQI thuc khong 51 75. c.
Sông Ngũ Huy ện Khê
So v i công Cu và sông Công thì sông Ng Huyn Khê có t l các thông s t các mc trong Quy chu c có m ô nhim l u thông s t m n trên 30% s mu quan trc. Thông s Coliform có t l t các mc trong nht quy chun cao nht, và t l t chu so v
Hình: t ỉ lệ các thông s ố vớ i QCVN 08:2008/BTNMT t ại sông Ngũ Huyện Khê
K ế t qu ả tính toán WQI N WQI nm trong khong t 0 25; 26 50; 51 75 v i t l khá bng nhau m trong khong 0 25.
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượng nướ c
Nhậ n xét ng các sông trên, vi ng c sông Ng Huyn Khê thông qua giá tr WQI rõ ràng và i vic ng thông s. Ví d t s thông s c các mc B2 hay B1 khá cao, tuy nhiên m t s thông s khác (N-NH 4+ và Tng Coliform) l c mc B2 v i t l cao, kt qu tính toán WQI cho th n 91,7% s mu quan tr ô nhim, không th s dng cho m
d.
Các nhánh sông khác
Các nhánh sông khác c a LVS Cu có các thông s ng khá tt v i mc B1, các thông s có t l t m i 20%. Các thông s không s bi ng l n gi thông s Coliform.
Hình: t ỉ các thông s ố so v ớ i QCVN 08:2008/BTNMT t ại sông khác
K ế t qu ả tính toán WQI Giá tr u so v khác bit khá l n gia các v trí quan trc.
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượng nướ c Nhận xét
n nhn xét c thông qua WQI i vi u thông s các thông s có t l
c các mc trong Quy chu m 2009 không th u so v 2008, tuy nhiên kt qu i th t nhiu so v u này là do thông s ng v i mc B2 v i t l rt cao.
5.1.3 M ộ t số kế t quả tính toán WQI khác ố i vớ i LVS C ầ u ánh gi ádi ễ n biế n chất lư ợng nư ớc theo năm
Ch c ca LVS Cu có s bi ng rt mnh gia các nhánh sông và gi i a s các m quan trc trên các nhánh sông.
Biểu đồ: Giá tr ị WQI trung bình các điể m quan tr ắ c thuộc LVS C ầu
th dng hp th hin khá rõ phân b giá tr WQI gia các sông thuc LVS Cu và gi i sông Cu, sông Ng Huyn Khê và các nhánh sông khác.
Hình : Đồ thị d ạng h ộ p giá tr ị WQI c ủa LVS C ầu, giá tr ị hai đầu mút là bách ph ần 95 và 5, hai đầu của hộ p là bách ph ần 25 và 75, d ấ u * là giá tr ị trung bình WQI c ủa các điể m quan tr ắ c trong cùng m ột năm.
a các nhóm thông s ố vào ch ỉ số WQI cu ố i cùng Ph ân tích óng góp củ Giá tr WQI ph ca các nhóm thông s càng cao thì ch s WQI cui cùng càng cao, tuy nhiên WQI cu i cùng còn ph thu a các giá tr WQI ph. Nu mt trong s các nhóm WQI ph có giá tr rt thp thì WQI cui cùng cng thp cho dù giá tr ca nhóm WQI ph khác cao. Qua bi x.x ta nhn thy nhng m quan trc có giá tr WQI cao nht thì c 3 nhóm ch s ph u cao v ng u nhau.
Đồ thị: Đóng góp của các nhóm thông s ố vào chỉ số WQI cu ố i cùng (số liệu đ ã đượ c sắ p xế p theo th ứ t ự tăng dần của WQI, các nhóm ch ỉ số phụ là trung bình của WQI ph ụ trong năm 2008 - 2009).
5.2 Áp d ụng thử nghiệm WQI để đánh giá chất lượng nướ c LVS Nhu ệ Đáy
5.2.1 M ạ ng lư ớ i quan tr ắ c LVS Nhu ệ Đ áy c sông Nhu - m trong phm vi to 200 - 21020' v Bc và 1050 - a phn hành chính ca các tnh n c quan trc bao gm: Tnh Hoà Bình (huy c Thu và Yên Thu), Hà Ni (huyn T Liêm, huyn Thanh Trì, các qun ni thành, thành ph Hà ng Tín, Phú Xuyên, Thanh Oai, ng và M c), Tnh Hà Nam (thành ph Ph Lý và các huyn Duy Tiên, Lý Nhân, Kim B ng, Bình Lc và Thanh Liêm), Tnh Ninh Bình (thành ph Ninh Bình, th xã Tam p và các huyn: Gia Vi h, nh (thành ph nh và các huyn: Nam Trc, V B ng, Trc Ninh, Ngh ý Yên, Giao Thy và Hi Hu). m quan tr i din cho ch c ca khu vc nghiên c m quan tr c t ch yu trên các sông, h c sông Nhu c thc hin trên các sông chính và các nhánh sông l n c c sông Nhu m: - Sông Nhu có chiu dài 72 km (t Cng Liên M n cng ). - Vân C n C ng cng 245 km. - Các sông trong ni thành Hà Ni: sông Tô Lch có chiu dài khong 14,6 km; sông L dài khong 5,6 km; sông Sét dài kho khong 11,8 km. - Sông Thanh Hà có chiu dài 40 km (t c Khê) - Sông Tích có chiu dài 110 km (bt ngun t núi T i Ba Thá). - Sông Hoàng Long có chiu dài dòng chính là 125 km. - Sông Châu Giang còn c gi là sông Ph Lý có chiu dài 27 km. - nh có chiu dài khong 34 km (bt ngun t sông Hng phía Nam c nh g Hoàng Nam, huy n Ngh - u dài khong 52 km, ni v n Liêu.
Ngoài ra còn có các sông n i ng nm trong khu vc nghiên c sông St, sông Vc, sông Càn...
ình tng th quan trc LVS Nhu ã c phê duy 2006. B u t ình quan trc LVS Nhu ã c tin hành. * Năm 2006:
- Thành ph ng quan tr c mt, trm tích và thy sinh - S t quan tr n vào tháng 8, 10, 12 -
Thông s quan trc: 23 thông s.
- m quan tr m * Năm 2007:
- Thành ph ng quan tr c mt, trm tích và thy sinh - S t quan tr n vào tháng 7, 8, 10, 11 - Thông s quan trc: 24 thông s. - m quan tr m * Năm 2008:
- Thành ph ng quan tr c mt, trm tích và thy sinh - S t quan tr n vào tháng 2, 4, 6,8 ,10, 11
- m quan trc: t m - Thông s quan trc: 28 thông s. * Năm 2009:
- Thành ph ng quan tr c mt, trm tích và thy sinh - S t quan tr n vào tháng 3, 5, 7, 9 ,10, 11 - m quan trc: t m - Thông s quan trc: 28 thông s. T t quan tr ì vy ch có s liu quan trc LVS Nhu c s dng cho tính toán th nghim.
5.2.2 Ch ất lư ợng nư ớ c LVS Nhu ệ Đ áy thông qua t ừ ng thông s ố a.
Sông Nhuệ
Sông Nhu chy qua khu vc có m dân s cao, vì vy nó chu tác ng rt mãnh m do các hot ng c i. Sông Nhu tip nh c thi sinh hot, công nghip rt l n t Hà Ni, Hà Nam, d n ch c sông rt kém tr m n ng u ngun. Khá nhiu thông s ch ng mc B2 v i t l th NNH4+, tng P và Coliform có t l t so v i các mc trong QCVN 08:2008 cao nht.
Hình: t ỉ lệ vượ t so vớ i QCVN 08:2008/BTNMT c ủa các thông s ố t ại sông Nhu ệ
K ế t qu ả tính toán WQI Trong c WQI trung bình th 75 t các mn quan tr WQI nm trong khong 0 25, tc ch c b ô nhim m quan trc có giá tr WQI th ng v i ch c rt ô nhim.
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượ ng nướ c
Nhậ n xét Ch Nhu, kt qu này phù h p v ng thông s c v i mc B2 v i t l rt cao). b.
Sông Đáy
ng tip nhn ngun n c thi rt l n t các tnh Hà Ni, Hà Nam, Ninh Bình, Nam nên m ô nhim t . Ch có mt s thông s t mc B2 v i t l th có m ô nhim l n nht là N-NH4+ và Coliform
Hình: t ỉ lệ vượ t so vớ i QCVN 08:2008/BTNMT c ủa các thông s ố t ại sông Đáy
K ế t qu ả tính toán WQI nhiu m quan trc có giá tr WQI nm trong khong 51 - 75, 9 giá tr WQI li nm trong khong 0 25
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượng nướ c
Nhậ n xét t qu c có th s dng cho m c sinh hot (mc 76 l này gim xu i 5%. Nguyên nhân c u này là do thông s N-NH4+ và Tng ng v i t l B2 khá cao. c.
Các sông nội thành Hà N ội
Các sông ni thành Hà Ni bao gm sông L, sông Sét và sông Tô Lch, các sông này nhn trc ti c thi sinh hot ca Hà Ni. Ch c các sông này rt ô nhim, rt nhiu thông s t m n trên 80%.
Hình: t ỉ lệ vượ t so vớ i QCVN 08:2008 của các thông s ố t ại các sông trong Hà N ội
K ế t qu ả tính toán WQI Giá tr WQI t m qan trc th c ch ô nhim nng.
Hình: t ỉ lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại ch ất lượng nướ c
Nhận xét
Kt qu tính toán WQI cho thy ch ng các sông ni thành Hà N ô nhim, vi ng thông s cng cho thy t l t quá mc B2 r i v i nhiu thông s t s mu quan trc có giá tr WQI nm trong khong 51 76 (cht c có th s d i tiêu) ng v i mt s t quan trc trong th i gian Hà N n. d.
Các nhánh sông khác
Ch c các nhánh sông khác thu c LVS Nhu ng khá tt v i mc B2, t l các m t m ng th 20%. Các thông s N-NH4+ và Coliform có m ô nhim cao nht.
Hình: t ỉ lệ vượ t so vớ i QCVN 08:2008 của các thông s ố t ại các sông khác
K ế t qu ả tính toán WQI Giá tr m trong khong 51- m 2009 nm trong khong 0 25.
ỉ l lệ giá giá tr ị WQI thu ộc các mứ c phân loại chất lượng nướ c Hình: t ỉ Nhận xét
Ch Ch t qu tính toán WQI phân hóa trong t qu nhi nhiu m m l l các m mu quan tr tr c có ch ch c n nm trong kho kho ng 0 0 c b b ô nhi nhi m) khá cao, k k t qu qu c thông qua tng thông s s cng ch ch Tng Coliform c c c m mc B2 v v i t t l l cao. ộ t số k toán WQ W QI k h ác ố i vớ i LVS Nhu ệ Đ áy 5.1.3 M ộ kế t quả tín h toá
bi n ch ch n n bi Ti tt c m m quan tr tr c trên LVS Nhu Nhu s WQI trung bình 2009 th th
ắ c thuộc LVS Biể u đồ: Giá tr ị WQI WQI trung trung bình bình các điể m quan tr ắ LVS Nhu Nhuệ Đáy
th th dng hp th th hi hin rt rõ s s phân b b các giá tr tr WQI và bi bi n thiên giá tr tr WQI gi gi a a các nhánh sông. Ch c ti tt c các tr WQI c c ng có s s bi bi n thiên khá 2008. 2008. Các giá tr l n trong cùng m m t nhánh sông trong cùng m
Hình : Đồ thị d ạng h ộ p giá tr ị WQI c ủa LVS C ầu, giá tr ị hai đầu mút là bách ph ần 95 và 5, hai đầu c ủa h ộ p là bách ph ần 25 và 75, d ấ ấ u * là giá tr ị trung bình WQI c ủa các điể m quan tr ắ ắ c trong cùng m ột năm.
óng gớ gớ p củ a các thông s ố vào vào ch ỉ số WQI WQI cu ố i cùng:
Giá tr tr WQI ph ph c c a các nhóm thông s càng cao thì ch ch s s WQI cu cu i cùng càng cao, tuy nhiên WQI cu i cùng còn ph ph thu thu a a các giá tr tr WQI ph ph. N N u m m t trong s s các nhóm WQI ph ph có giá tr tr r r t th thp thì WQI cu cu i cùng c c ng th thp cho dù giá tr tr c c a nhóm WQI ph ph khác cao. Qua bi x.x nh n th th y nh nh ng x.x ta nh m m quan tr tr c có giá tr tr WQI cao nh nh t thì c c 3 nhóm ch ch s s ph ph ng ng u u nhau.
Đồ thị: Đóng góp của các nhóm thông s ố vào chỉ số WQI cu ố i cùng (số liệu đ ã đượ c sắ p xế p theo th ứ t ự tăng dần của WQI, các nhóm ch ỉ số phụ là trung bình của WQI ph ụ trong năm 2008 - 2009).
VI. KẾT LUẬN ã xut da trên nh n v WQI áp dng ph bin nht hin nay, vì v khoa hc vng chc. Kt qu tính toán th nghi ã cho thy ph xut phù h p trong vi n trng và din bin ch c. xut áp dng rng rãi trong vi c, phân vùng cht c.
BÀI TẬP V ớ i nguồ n số liệ u sau: - S liu c t quan trc ca mt s m quan tr c mt l a - Loi s liu: s liu quan tr nh k
Yêu cầ u: - Tính WQI ca t m quan trc trong t t - V bi so sánh WQI gi m quan tr t - V bi so sánh WQI gi t quan trc
Số liệ u quan tr ắ c cho trong các b ảng dưới ây
1. Bài t ập 1 ình quan trc LVS C Đợt 1 năm 2009 TT
Điể m QT
DO
toC
COD
BOD5
TSS
N-Nh4
Coliform
mg/l
o
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100ml
C
pH
Độ đục
PPO4
NTU
mg/l
1 Cu Phà
7.3
25.4
11
2
20
0.27
2600
8.0
81
0.02
2 Thác Ging
7.4
24.6
8
1
12
0.09
3100
7.8
7
0.02
3 Cu m i
7.3
26.5
10
1
22
0.10
2900
8.1
19
0.02
4
7.2
23.1
8
1
18
0.09
2700
8.1
15
0.02
5 Hoà Bình
7
24.9
10
4
30
0.13
6800
7.9
21
0.05
6 m
7.1
25.6
7
5
45
0.18
7200
8.0
11
0.04
7
6.9
26.3
11
3
48
0.32
3000
6.7
91
0.02
Đợt 2 năm 2009 TT
Điể m QT
DO
toC
COD BOD5
TSS
N-Nh4
Coliform
mg/l
o
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100l
C
mg/l
pH
Độ đục
P-PO4
NTU
mg/l
1 Cu Phà
7.4
29.6
5
2
5
0.11
24000
7.8
72
0.03
2 Thác Ging
7.3
28.4
5
2
5
0.08
14000
7.5
20
0.02
3 Cu m i
6.7
27.9
6
2
16
0.04
27500
7.9
60
0.02
4
6.8
28.1
5
2
35
0.09
15000
7.9
30
0.06
5 Hoà Bình
6.4
27.3
6
1
22
0.39
27000
7.2
35
0.03
6 m
6.5
29.5
9
1
32
0.07
56000
7.6
30
0.02
7
5.9
27.6
8
2
27
0.09
17500
7.1
101
0.03
Đợt 3 năm 2009 TT
Điể m QT
DO
toC
COD BOD5
TSS
N-Nh4
Coliform
mg/l
o
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100l
C
mg/l
pH
Độ đục
P-PO4
NTU
mg/l
1 Cu Phà
7.5
31.2
9
4
8
0.62
15500
7.4
75
0.04
2 Thác Ging
7.5
31.2
9
4
6
0.11
9500
7.0
55
0.05
3 Cu m i
6.9
29.5
11
4
11
0.43
6000
7.8
88
0.02
4
7
30.4
10
3
16
0.53
7000
7.9
46
0.02
5 Hoà Bình
6.8
32.0
9
2
42
0.18
16000
7.2
77
0.05
6 m
6.8
31.4
7
2
59
0.21
5500
7.6
87
0.03
6
29.2
9
4
26
0.49
29500
7.3
173
0.04
pH
7
2. Bài t ập 2 ình quan trc LVS Nhu Đợt 1 năm 2009 TT
Điểm QT
DO
to C
BOD5
COD N-NH4
P-PO4
TSS
Coliform
Độ đục
mg/l
o
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100ml
NTU
C
mg/l
1 Cng Liên Mc
8.37
21.2
1
5
0.24
0.03
25.5
10800
23.6
7.9
2 Phúc La
4.66
22.1
10
55
11.07
1.19
51.0
7700
56.0
7.3
3 Cu Tó
1.91
22.6
9
43
10.67
1.17
49.0
14900
57.2
7.5
4 C
1.88
23.1
6
46
9.19
0.95
57.0
9300
69.0
7.4
5 Cu Chic
1.12
20.5
4
29
9.00
2.71
134.0
12600
115.0
7.4
6 ng Quan
5.92
22.6
4
32
8.00
0.65
63.0
9600
40.5
6.3
7 Cng Thn
6.90
21.4
6
27
5.42
0.59
44.0
6200
65.4
7.8
8 Cng Nht Tu
6.50
23.1
5
30
4.66
0.24
58.0
7100
68.7
7.3
9 ò Kiu
5.57
20.4
2
20
6.73
0.13
48.0
6400
45.5
7.5
6.33
19.6
3
26
2.51
0.06
32.0
7600
36.6
7.5
pH
10 Cu Hng Phú
Đợt 2 năm 2009 TT
Điểm QT
DO
toC
BOD5
COD N-NH4
P-PO4
TSS
Coliform
Độ đục
mg/l
oC
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100ml
NTU
mg/l
1 Cng Liên Mc
7.50
24.3
2
11
0.49
0.03
65.0
27000
120.0
7.7
2 Phúc La
8.30
24.6
4
13
4.07
0.63
111.0
140000
110.0
7.3
3 Cu Tó
2.40
25.6
4
12
3.29
0.63
122.0
57500
225.0
7.1
4 C
2.20
24.1
5
17
3.54
0.61
182.0
91000
230.0
7.2
5 Cu Chic
4.10
25.7
5
16
3.57
0.59
144.0
117500
180.0
7.2
6 ng Quan
2.60
24.8
8
18
11.81
1.38
59.0
64500
78.0
7.3
7 Cng Thn
5.60
25.6
4
16
3.95
0.40
68.0
4500
58.0
7.5
8 Cng Nht Tu
4.20
24.5
4
17
4.20
0.47
34.5
25500
28.0
7.3
9 ò Kiu
7.80
26.3
5
15
3.45
0.30
58.0
19000
77.0
6.6
4.40
24.1
5
12
0.88
0.08
33.0
18500
36.0
7.4
10 Cu Hng Phú
Đợt 3 năm 2009 TT
Điể m QT
DO
toC
BOD5
COD N-NH4
P-PO4
TSS
Coliform
Độ đục
mg/l
oC
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100ml
NTU
mg/l
pH
1 Cng Liên Mc
7.00
28.6
1
9
0.60
0.12
119.0
22500
470.0
7.6
2 Phúc La
3.50
26.4
13
25
3.14
0.56
30.0
22000
150.0
7.6
3 Cu Tó
3.60
27.6
4
16
3.34
0.46
244.0
83500
420.0
7.9
4 C
2.70
28.4
4
19
3.45
0.54
398.0
20000
500.0
7.9
5 Cu Chic
3.10
29.6
6
20
5.93
0.68
10.0
41000
150.0
7.7
6 ng Quan
3.60
27.6
18
25
5.28
0.87
30.0
8500
72.0
7.5
7 Cng Thn
3.60
26.5
7
23
4.49
0.53
45.0
29000
77.0
7.6
8 Cng Nht Tu
5.50
27.4
3
21
2.79
0.29
19.0
24500
67.0
7.5
9 ò Kiu
4.60
26.9
10
22
2.04
0.22
30.0
14000
67.0
7.2
4.60
27.8
8
22
2.74
0.22
22.0
191000
13.0
7.7
P-PO4
Coliform
mg/l
MPN/100ml
10 Cu Hng Phú
3. Bài t ập 3 ình quan tr ng Nai Sài Gòn n Đợt 1 năm 2009 STT Vị trí l ấy m ẫu
1 H Du Ting 1
pH
6.78
NNH4
o
tC
Độ đục
TSS
BOD5 COD
DO
o
C
NTU
mg/l
mg/l
mg/l mg/l
30.8
9.9
8.5
3.8
mg/l 8.8
5.70
0.122
0.053
210
2
p Du Ting
6.99
30.8
12.0
16.5
1.7
5.6
3.68
0.608
0.207
90
3 Cu Bn Súc
6.61
31.1
53.0
31.3
5.3
14.0
3.22
0.168
0.126
40
4 Sông Th Tính
7.16
30.2
164.0
99.0
13.0
32.8
2.39
2.428
0.641
230
5 Ca sông Th Tính
5.91
30.3
44.0
55.0
13.6
34.4
2.02
0.314
0.138
210
6 Bn Than
6.24
29.9
43.0
53.5
5.6
11.6
2.94
0.230
0.162
230
7 Cu Phú Long
6.50
30.0
12.9
17.0
8.9
28.0
3.04
0.246
0.166
440
Coliform MPN/100ml
Đợt 2 năm 2009 STT Vị trí l ấy m ẫu
1 H Du Ting 1
pH
o
tC
Độ đục
TSS
BOD5
COD
DO
N-NH4
PPO4
o
C
NTU
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
8.64
30.8
1.0
5.0
2.3
4.8
6.7
0.249
0.035
30
7.02
29.5
3.0
6.0
2.9
5.7
5.9
0.269
0.049
11000
3 Cu Bn Súc
6.83
29.8
33.0
23.5
6.5
17.1
4.1
0.232
0.184
1500
4 Sông Th Tính
6.31
29.0
140.0
87.0
12.9
36.2
2.7
1.251
0.620
2900
6.31
29.0
36.0
24.0
9.3
20.9
3.6
0.236
0.103
24000
6 Bn Than
6.32
29.3
39.0
27.5
7.1
17.1
3.9
0.259
0.576
530
7 Cu Phú Long
6.35
29.7
33.0
18.5
9.2
21.9
3.6
0.461
0.164
21000
2
5
p Du Ting
Ca sông Th Tính
Đợt 3 năm 2009 STT Vị trí l ấy m ẫu
1 H Du Ting 1
pH
o
tC
Độ đục
TSS
BOD5 COD
DO
o
C
NTU
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
N-NH4
PPO4
Coliform
mg/l
mg/l
MPN/100ml
6.90
27.8
7.0
4.5
1.2
3.1
6.62
0.222
0.003
530
6.41
29.5
28.0
19.0
1.3
5.0
5.61
0.777
0.060
930
3 Cu Bn Súc
6.12
29.0
98.0
64.5
6.7
19.2
4.23
0.259
0.161
2300
4 Sông Th Tính
6.27
29.6
121.0
72.5
4.8
13.4
5.24
0.648
0.347
530
5.98
29.3
119.0
71.0
9.8
22.3
3.59
0.401
0.216
15000
6 Bn Than
6.43
29.1
135.0
74.0
11.7
25.9
2.67
0.666
0.249
2400
7 Cu Phú Long
6.34
28.4
64.0
22.0
10.5
21.1
1.93
0.035
0.197
440
2
5
p Du Ting
Ca sông Th Tính
ĐÁP ÁN
1. Bài tập 1
Kt qu t 1
Kt qu t 2
Kt qu t 3
th t 1
th t
2. Bài tập 2
Kt qu t 1
Kt qu t 2
Kt qu t 3
th t 1
th t
3. Bài tập 3
Kt qu t 1
Kt qu t 2
Kt qu t 3
th t 1
th t
Ệ Ả
