CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 1. Phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt a.
Phương pháp đánh giá chất lượng nước dựa trên chỉ số WQI Số liệu quan trắc nước từ các chương trình quan trắc thường được sử dụng trong các báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông. Từng thông số trong môi trường nước được phân tích đánh giá và đưa ra các nhận định về hiện trạng và diễn biến chất lượng nước. Chỉ số môi trường 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 nước (WQI) với nhiều mục đích khác nhau.
Từ nhiều giá trị của các thông số khác nhau, bằng các cánh tính toán phù hợp, ta thu được một chỉ số duy nhất, giá trị của chỉ số này phản ánh một cách tổng quát nhất về chất lượng nước. Chỉ số chất lượng nước (WQI) với ưu điểm là đơn giản, dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể được sử dụng cho mục đích đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, là nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho những nhà quản lý không phải chuyên gia về môi trường nước [4]. Phương pháp tính toán chỉ số WQI ở đây áp dụng theo Sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước ban hành kèm quyết định số 879 /QĐ-TCMT do Tổng cục trưởng Tổng cục môi trường ký ngày 01/7/2011. Các thông số sử dụng để tính toán WQI Các thông số thường được sử dụng để tính WQI bao gồm: DO, BOD5, COD, N- NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH.
Tuy nhiên trong từng trường hợp cụ thể một số thông số có thể không được sử dụng trong công thức tính toán WQI. Công thức tính toán WQI WQI thông số được tính toán từ mỗi thông số theo công thức như sau : WQI SI = (𝐶𝑝 − 𝐵𝑃𝑖) + 𝑞𝑖 + 1 ( công thức 1) Trong đó : Cp : Nồng độ thông số , nồng độ thông số nằm giữa 2 mức BP i và BPi+1 qi: Giá trị WQI phụ ứng với mức BPi 3 Luan van Các giá trị qi, BPi được cho trong bảng sau : WQI i QCVN Các mức BPi (Giá trị thông số trong các quy chuẩn) (qi) 1 2 3 4 5 6 7 N- Độ BOD COD P-PO4 TSS Coliform NH4 đục 1 100 A1 4 10 0.000 Đối với thông số DO thì ta tính WQISI thông qua nồng độ DO phần trăm bão hòa (không tính trực tiếp từ nồng độ DO tuyệt đối). Các bước tính toán nồng độ DO phần trăm bão hòa như sau; Tính nồng độ DO bão hòa: DObaohoa = 14.000077774T3 DObaohoa: Nồng độ Oxy bão hòa. T : là nhiệt độ nước.
Tính nồng độ DO phần trăm bão hòa. DO%bão hòa= DOhòa tan / DO bão hòa*100 Bảng các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa như sau: i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BPi ≤20 20 50 75 88 112 125 150 200 ≥200 qi 1 25 50 75 100 100 75 50 25 1 Với nồng độ DO phần trăm bão hòa nằm trong khoảng từ 112 đến 200 thì WQI DO được tính theo công thức 1, đối với nồng độ DO phần trăm bão hòa nằm trong khoảng từ 20 đến 88 thì WQIDO áp dụng công thức như sau: WQI SI = (𝐶𝑝 − 𝐵𝑃𝑖) + 𝑞𝑖 ( công thức 2) 4 Luan van Đối với thông số pH thì bảng các giá trị BPi và qi như sau: i 1 2 3 4 5 6 BPi ≤5.5 9 ≥9 qi 1 50 100 100 50 1 Với giá trị pH nằm trong khoảng từ 5.5 đến 6 thì áp dụng công thức 2 Với giá trị pH nằm trong khoảng từ 8.5 đến 9 thì áp dụng công thức 1 Tính toán chỉ số WQI Công thức tính WQI là: (công thức 3) Trong đó: qi : chỉ số phụ ứng với các thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 qj : chỉ số phụ ứng với các thông số: TSS, độ đục qk : chỉ số phụ ứng với thông số tổng Coliform qpH : chỉ số phụ tương đương ứng với thông số pH Đánh giá chất lượng nước theo kết quả tính toán WQI : Sau khi tính toán được chỉ số chất lượng nước, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau: Bảng 1. Bảng đánh giá chất lượng nước dựa vào chỉ số WQI Giá trị WQI Ý nghĩa Màu 91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng 76 – 90 Vàng cần các biện pháp xử lý phù hợp Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích 51 – 75 Da cam tương đương khác Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích 26 – 50 Đỏ tương đương khác Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong 0 - 25 Nâu tương lai 5 Luan van b. Phương pháp đánh giá chất lượng nước dựa vào động vật không xương sống.
Đánh giá chất lượng nước dựa vào động vật không xương sống được gọi là quan trắc sinh học. Ở Việt Nam, quan trắc sinh học đã được phát triển trong những năm 90 của thể kỷ 20. 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 khác đưa ra các kết quả đánh giá dựa vào kinh nghiệm cá nhân mà không quan tâm nhiều đến cơ sở khoa học.
Phương pháp xây dựng điêm số ô nhiễm Việc xây dựng điểm số ô nhiễm (TS) cho các loài ĐVKXSCL để đánh giá chất lượng nước được thực hiện trên cơ sở bộ số liệu quan trắc trong 3 năm. Cụ thể: - Số loài ở từng vị trí; - Số lượng cá thể của từng loài; - Tổng số lượng cá thể ở từng vị trí; - Điểm số đánh giá tác động quan sát được (Visible Assessment Score–VAS); - Điểm số chất lượng nước (Water Quality Score – WQS); - Điểm số tác động (Impact Score – IS); - Điểm số ô nhiễm của từng loài (Tolerance Score – TS); - Điểm số ô nhiễm trung bình theo cá thể từng loài (Average Tolerance Score Per Individuals – ATSPI). Mặc dù phương pháp này đã được ứng dụng nhiều ở Châu Âu, Bắc Mỹ, sông Mekong và các chi lưu, sông Sài Gòn và các chi lưu (Việt Nam), tuy nhiên nó cũng có những hạn chế. Điển hình nếu sử dụng số lượng cá thể của từng mẫu (0,1 m2), đôi khi giá trị thu được của từng mẫu rất thấp, điều này thường cho kết quả phân tích sai lệch lớn giữa các vị trí khảo sát và có thể cho điểm số ô nhiễm tính toán được của từng loài quá thấp hay quá cao.
Hơn nữa, điểm số VAS đánh giá mang tính cảm quan, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của nhóm nghiên cứu, mặc dù điểm số này đánh giá khá bao quát về đặc điểm điều kiều tự nhiên và phát triển KTXH của khu vực khảo sát. Việc xác định sự hiện diện của các loài này trong quần xã theo giá trị TS sẽ là cơ sở đánh giá tính chất cũng như sự biến đổi của chất lượng môi trường nước một cách chính xác và hiệu quả nhất. Tính toán TS theo công thức: TS = ∑ ( 𝑁𝑖 + 𝐼𝑆𝑖)/𝑁𝑠 Trong đó: Ni là sốlượng cá thể của loài ĐVKXSCL tại vị trí thu mẫu thứ i ISi là điểm số tác động tại vị trí thu mẫu thứ i NS là tổng số cá thể của loài ĐVKXSCL tại các vị trí thu mẫu 6 Luan van Sau khi tính toán TS cho từng loài ĐVKXSCL Cuối cùng là tính ATSPI. Điểm số này chính là TS trung bình cho từng vị trí quan trắc.
Tính toán ATSPI theo công thức: ATSPI = ∑ ( 𝑁𝑗 + 𝐼𝑆𝑗)/𝑁𝑡 Trong đó: Nj là số lượng cá thể của loài ĐVKXSCL thứ j tại vị trí thu mẫu TSj là điểm số ô nhiễm của loài ĐVKXCSL thứ j tại vị trí thu mẫu Nt là tổng số cá thể của các loài ĐVKXSCL tại vị trí thu mẫu Xây dựng thang điểm cho ATSPI và các chỉ số sinh học phổ biến Việc xây dựng thang điểm đánh giá chất lượng nước theo chủ yếu theo mức độ ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng (pH, độ mặn, TSS, DO, BOD, T_N, T_P, coliform, E. Các nguyên tắc xây dựng gồm: - Dựa vào kết quả phân tích ĐVKXSCL và thông số môi trường; - Xác định các chỉ số sinh học ĐVKXSCL tương quan chặt nhất với những thông số môi trường nào; - Tính toán giá trị trung bình các chỉ số sinh học theo phân nhóm của các thông số môi trường tương quan chặt nhất; - Tổng hợp tính toán giá trị trung bình các chỉ số sinh học theo đợt khảo sát; - Đề xuất thang điểm đánh giá. Ngoài ra , còn có nhiều phương pháp được dùng để đánh giá chất lượng nước khác như phương pháp sử dụng mô hình mô phỏng hoặc áp dụng các phần mềm như Arc GIS nội suy để đánh giá diễn biến chất lượng nước. Phương pháp đánh giá chất lượng nước ngầm Phương pháp đánh giá chất lượng nước dựa vào chỉ số GWQI Chỉ số chất lượng nước dưới đất được xây dựng bằng phương pháp Delphi và được sử dụng trong đề tài để đánh giá sự phù hợp của chất lượng nước dưới đất cho mục đích sinh hoạt bằng việc thu thập mẫu và phân tích bảy thông số chất lượng nước như: pH, Độ cứng tổng, Nitrat, Asen , Sắt, Mangan, Coliform để tính toán chỉ số chỉ số chất lượng nước dưới đất GWQI [5].
Công thức tính toán GWQI 𝐼= 𝑞𝑖 𝑤𝑖 7 Luan van Trong đó : qi : là giá trị phụ tương ứng với giá trị các thông số trong quy chuẩn wi : là trọng số tương đối của các thông số hóa học. Công thức tính qi qi = ( Ci – Cio/Si – Cio) *100 Trong đó : Ci : là nồng độ các thông số đo được trong mẫu nước Cio : là giá trị lý tưởng các thông số trong nước tinh khiết Si : là giới hạn các thông số trong quy chuẩn. Riêng đối với pH , Ci0 = 7 , còn lại các thông số khác giá trị lý tưởng Ci0 = 0 Bảng giá trị wi của các thông số được cho trong bảng sau : Thông số hóa học QCVN (09/2015/BTNMT) Trọng số (Wi) pH 5.