Luận Án Tiến Sĩ: Phân Vùng Chất Lượng Nước Biển Ven Bờ Hải Phòng Sử Dụng Chỉ Số WQI

• Tác giả: Lê Văn Nam
• Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Sinh
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Khoa học và Công nghệ biển
• Đề tài: Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng bằng chỉ số chất lượng nước
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước
• 1.1. Khái niệm chỉ số chất lượng nước
• 1.2. Quy trình xây dựng chỉ số WQI
• 1.3. Lựa chọn các thông số tính WQI
• 1.4. Tính toán chỉ số phụ (chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo)
• 1.5. Xác định trọng số của các thông số tính WQI
• 1.6. Tính toán chỉ số cuối cùng (tính các giá trị WQI theo công thức toán học xác định)
• 1.7. Xây dựng thang phân loại chất lượng nước theo WQI
• 1.8. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.9. Trên thế giới
• 1.10. Tại Việt Nam
• 1.11. Ưu điểm và hạn chế của WQI
• 1.12. Tình hình nghiên cứu phân vùng chất lượng nước biển
• 1.13. Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu
• 1.14. Vị trí địa lý
• 1.15. Đặc điểm khí tượng, thuỷ - hải văn
• 1.16. Đặc trưng về khí hậu
• 1.17. Đặc điểm thủy văn sông và hải văn
• 1.18. Đặc điểm địa hình, địa chất
• 1.19. Đặc điểm địa hình
• 1.20. Đặc điểm địa chất
• 1.21. Hiện trạng đa dạng sinh học
• 1.22. Các hệ sinh thái
• 1.23. Đa dạng sinh học
• 1.24. Các nguồn thải tác động đến chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 1.25. Nguồn thải phát sinh
• 1.26. Nguồn thải đưa vào
• 2. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi địa lý
• 2.3. Phạm vi vấn đề nghiên cứu
• 2.4. Đối tượng nghiên cứu
• 2.5. Cách tiếp cận
• 2.6. Các bước thực hiện vấn đề nghiên cứu
• 2.7. Tiếp cận hệ thống
• 2.8. Tiếp cận liên ngành
• 2.9. Tiếp cận quản lý biển theo không gian
• 2.10. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.11. Thu thập phân tích, đánh giá tổng hợp và thừa kế dữ liệu
• 2.12. Phương pháp xây dựng chỉ số chất lượng nước
• 2.13. Lựa chọn các thông số tính WQI
• 2.14. Phương pháp phân nhóm các thông số chất lượng nước
• 2.15. Xây dựng chỉ số phụ (qi)
• 2.16. Xác định trọng số của các thông số tính WQI
• 2.17. Đánh giá, lựa chọn công thức tính WQI
• 2.18. Xây dựng thang phân loại chất lượng nước theo WQI
• 2.19. Kiểm nghiệm công thức WQI
• 2.20. Phương pháp phân vùng chất lượng nước theo WQI
• 2.21. Phương pháp nội suy không gian
• 2.22. Số hóa bản đồ nền
• 2.23. Thiết lập hệ tọa độ
• 2.24. Tỷ lệ bản đồ
• 2.25. Xây dựng chú giải
• 2.26. Biên tập kỹ thuật
• 2.27. Phương pháp mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm trong thủy vực
• 2.28. Phương pháp điều tra, khảo sát chất lượng nước và phân tích trong phòng thí nghiệm
• 2.29. Vị trí và thời gian quan trắc
• 2.30. Thông số quan trắc
• 2.31. Phương pháp thu mẫu, bảo quản mẫu, đo đạc tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm
• 2.32. Phương pháp hỗ trợ
• 2.33. Phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm môi trường nước biển
• 2.34. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.2. Hiện trạng và diễn biến chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.3. Các yếu tố hóa lý cơ bản
• 3.4. Các chất hữu cơ tiêu hao ôxy
• 3.5. Các muối dinh dưỡng và chlorophyll-a
• 3.6. Đánh giá chung về chất lượng nước và rủi ro ô nhiễm môi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.7. Khả năng lan truyền chất ô nhiễm trong nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.8. Thủy động lực và trao đổi nước
• 3.9. Kết quả mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm trong nước
• 3.10. Thiết lập chỉ số chất lượng nước cho vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.11. Phân tích và lựa chọn thông số tính toán WQI
• 3.12. Kết quả phân tích PCA các thông số chất lượng nước
• 3.13. Xác định trọng số của thông số tính WQI
• 3.14. Phân tích và lựa chọn hàm tổng hợp WQI (tổng quát)
• 3.15. Đánh giá nhược điểm của các hàm tổng hợp (WQI) được sử dụng thường xuyên
• 3.16. Đề xuất công thức tính WQI tổng quát cho vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.17. Phân nhóm thông số tính WQI
• 3.18. Xác định trọng số của các nhóm thông số tính WQI
• 3.19. Kết quả thiết lập WQI áp dụng cho vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.20. Xây dựng các chỉ số phụ và giản đồ chỉ số phụ
• 3.21. Xây dựng thang phân loại WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.22. Kiểm nghiệm công thức tính WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.23. So sánh công thức tính WQI đã xây dựng với một số công thức khác
• 3.24. Đánh giá chung công thức tính WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.25. Phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.26. Cơ sở phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.27. Kết quả phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.28. Kết quả phân vùng chất lượng nước trong mùa khô
• 3.29. Kết quả phân vùng chất lượng nước trong mùa mưa
• 3.30. Tổng hợp đánh giá kết quả phân vùng chất lượng nước
• 3.31. Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.32. Mục tiêu bảo vệ chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.33. Giải pháp chung
• 3.34. Giải pháp quản lý
• 3.35. Định hướng quản lý và các hoạt động sử dụng các vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng
• 3.36. Kiểm soát nguồn phát thải đưa ra biển
• 3.37. Giải pháp kỹ thuật
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN PHỤ LỤC
• 1. Phụ lục 1: Tổng hợp tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI trên thế giới và tại Việt Nam
• 2. Phụ lục 2: Giá trị DObão hòa theo nhiệt độ, độ mặn và tại áp suất 1atm
• 3. Phụ lục 3: Tính toán kiểm nghiệm WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng với các số liệu giả định
• 4. Phụ lục 4: Tính trọng số WQI
• 5. Phụ lục 5: Kết quả tính WQI
• 6. Phụ lục 6: Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu

I. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước

Chỉ số chất lượng nước (WQI) là một công cụ quan trọng trong việc đánh giá và phân tích chất lượng nước. WQI giúp đơn giản hóa các thông tin phức tạp về chất lượng nước thành một chỉ số duy nhất, dễ hiểu cho các nhà quản lý và cộng đồng. Việc xây dựng WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng là cần thiết, nhằm cung cấp thông tin chính xác về tình trạng ô nhiễm và chất lượng nước. Các thông số được lựa chọn để tính toán WQI bao gồm các yếu tố hóa lý cơ bản như pH, DO, BOD, COD, và các chất dinh dưỡng như nitrat và phosphate. Những thông số này phản ánh tình trạng ô nhiễm và sức khỏe của hệ sinh thái biển. Theo nghiên cứu, WQI không chỉ giúp đánh giá chất lượng nước mà còn hỗ trợ trong việc quản lý và bảo vệ môi trường nước biển ven bờ.

1.1 Khái niệm chỉ số chất lượng nước

Chỉ số chất lượng nước (WQI) là một chỉ số tổng hợp, được tính toán từ nhiều thông số khác nhau để đánh giá chất lượng nước. WQI giúp người dùng dễ dàng nhận biết tình trạng ô nhiễm và chất lượng nước trong một khu vực cụ thể. Việc áp dụng WQI trong nghiên cứu chất lượng nước biển ven bờ Hải Phòng sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình trạng ô nhiễm và giúp đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

1.2 Quy trình xây dựng chỉ số WQI

Quy trình xây dựng WQI bao gồm nhiều bước, từ việc lựa chọn các thông số chất lượng nước, xác định trọng số cho từng thông số, đến việc tính toán chỉ số cuối cùng. Các thông số được lựa chọn phải phản ánh chính xác tình trạng chất lượng nước và có khả năng tác động đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xác định trọng số cho các thông số cũng rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng của WQI. Quy trình này cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của chỉ số.

II. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI

Nghiên cứu và ứng dụng WQI đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới và tại Việt Nam. Ở nhiều quốc gia, WQI được sử dụng như một công cụ chính để đánh giá chất lượng nước, từ đó đưa ra các biện pháp quản lý và bảo vệ môi trường. Tại Việt Nam, WQI đã được áp dụng chủ yếu cho các vùng nước mặt, tuy nhiên, việc áp dụng cho vùng biển ven bờ vẫn còn hạn chế. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển và áp dụng WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường nước. Việc áp dụng WQI không chỉ giúp đánh giá chất lượng nước mà còn tạo điều kiện cho việc lập kế hoạch quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

2.1 Tình hình nghiên cứu WQI trên thế giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng WQI là một công cụ hiệu quả trong việc đánh giá chất lượng nước. Các nghiên cứu này thường tập trung vào việc phát triển các phương pháp tính toán WQI phù hợp với đặc điểm của từng khu vực. WQI đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực, từ quản lý tài nguyên nước đến bảo vệ môi trường. Những kết quả này cho thấy WQI có thể giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác hơn trong việc bảo vệ và quản lý chất lượng nước.

2.2 Tình hình nghiên cứu WQI tại Việt Nam

Tại Việt Nam, WQI đã được áp dụng chủ yếu cho các vùng nước mặt, tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng WQI cho vùng biển ven bờ vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các vùng nước lưu vực sông và hồ. Việc phát triển WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng sẽ góp phần làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu về chất lượng nước biển, đồng thời hỗ trợ cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường nước tại khu vực này.

III. Phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng

Phân vùng chất lượng nước là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong nghiên cứu này. Kết quả phân vùng chất lượng nước sẽ giúp xác định các khu vực có mức độ ô nhiễm khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường phù hợp. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng có sự biến động lớn giữa các mùa, với mức độ ô nhiễm cao hơn trong mùa mưa do lượng nước mưa lớn và các nguồn thải từ đất liền. Việc phân vùng chất lượng nước không chỉ giúp đánh giá tình trạng ô nhiễm mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

3.1 Kết quả phân vùng chất lượng nước trong mùa khô

Trong mùa khô, chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng thường ổn định hơn so với mùa mưa. Tuy nhiên, một số khu vực vẫn ghi nhận mức độ ô nhiễm cao, đặc biệt là gần các khu vực cảng và khu công nghiệp. Kết quả phân vùng cho thấy cần có các biện pháp quản lý chặt chẽ hơn đối với các nguồn thải tại những khu vực này để bảo vệ chất lượng nước biển.

3.2 Kết quả phân vùng chất lượng nước trong mùa mưa

Mùa mưa là thời điểm chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng bị ảnh hưởng nặng nề bởi lượng nước mưa lớn và các nguồn thải từ đất liền. Kết quả phân vùng cho thấy nhiều khu vực có mức độ ô nhiễm cao, đặc biệt là các khu vực gần cửa sông. Việc phân tích này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả trong mùa mưa để bảo vệ chất lượng nước biển.