Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hiện nay, chỉ số WQI được triển khai nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở

nhiều quốc gia như Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Đài Loan, Úc, Malaysia…Một

trong những bộ chỉ số nỗi tiếng và được áp dụng rộng rãi trên thế giới là bộ chỉ

số WQI-NSF (National Sanitation Foundation - Water Quality Index) của Quỹ

vệ sinh Quốc gia Mỹ.

2.2.2. Ý nghĩa của việc đánh giá hiện trạng chất lượng nước qua chỉ

số chất lượng nước

Hiện nay, ở Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới, để đánh giá chất

lượng nước (CLN), ô nhiễm nước sông, kênh rạch, ao đầm…người ta thường

dựa vào việc phân tích các thơng số CLN riêng biệt, sau đó so sánh từng thơng

số đó với giá trị giới hạn được quy định trong các quy chuẩn, tiêu chuẩn Quốc

gia hoặc tiêu chuẩn Quốc tế. Tuy nhiên, cách làm truyền thống này có rất nhiều

điểm hạn chế như sau:

Khi đánh giá CLN qua nhiều thông số riêng biệt sẽ khơng nói lên diễn biến

CLN tổng quát của một con sông (hay đoạn sông) và do vậy khó so sánh CLN

từng vùng của một con sơng, so sánh CLN của con sông này với con sông khác,

CLN thời gian này với thời gian khác (theo tháng, theo mùa), CLN hiện tại so

với tương lai. Vì thế, sẽ gây khó khăn cho cơng tác giám sát diễn biến CLN, khó

đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm sốt ơ nhiễm nước.

Khi đánh giá qua các thông số CLN riêng biệt, chỉ các nhà khoa học hoặc

nhà chuyên môn mới hiểu được, do đó, khó thơng tin về CLN cho cộng đồng và

các cơ quan quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về

bảo vệ và khai thác nguồn nước.

Vì vậy để khắc phục các khó khăn trên, cần phải có một hoặc hệ thống chỉ

số cho phép lượng hóa được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm

thống nhất), có khả năng mơ tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần

hóa - lý - sinh trong nguồn nước. Một trong những chỉ số đó là chỉ số chất lượng

nước WQI.

2.2.3. Mục đích của việc áp dụng WQI

• 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.

4



• Nâng cao nhận thức về môi trường. [7]

2.2.4. Tổng quan các bộ chỉ số chất lượng nước trên Thế giới và Việt Nam

2.2.4.1. Chỉ số chất lượng nước của Mỹ

i. Chỉ số chất lượng nước bang Oregon (OWQI - Oregon Water Quality

Index)

Chỉ số chất lượng nước của bang Oregon được thiết lập ban đầu vào thập

kỷ 70. Đây là phương pháp đơn giản và ngắn gọn nhằm diễn tả thông tin về chất

lượng nước sông, hồ.

Các thông số sử dụng: nhiệt độ, DO, BOD, pH, tổng chất rắn (TS), tổng N,

tổng P và Fecal Coliform (FC). [24]

Bảng 2.1. Kết quả phân loại theo WQI

Số điểm



10 - 59



60 - 79



80 - 84



85 - 89



90 - 100



Phân loại



Rất ơ nhiễm



Ơ nhiễm



Trung bình



Tốt



Rất tốt



ii. Chỉ số chất lượng của Quỹ Vệ sinh Môi trường Hoa Kỳ (NSF- WQI)

Chỉ số này được thiết lập vào năm 1970. Để xây dựng WQI này, dựa theo

phương pháp Delphi, NSF đã mời 142 chuyên gia có kinh nghiệm trong nhiều

lĩnh vực quản lý chất lượng nước ở Mỹ (bao gồm các viên chức quản lý, các kỹ

sư, các nhà khoa học) cùng tham gia ý kiến. Dựa vào kết quả thu được, NSF đã

xác định 9 thông số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng nước sinh hoạt là:

DO, Fecal coliform, pH, BOD5, NO3-, tổng PO43-, nhiệt độ, độ đục và tổng chất

rắn (TS). [25]

2.2.4.2. Chỉ số chất lượng nước của Hội Đồng Bộ Môi Trường Canada

(CCME – Canada Council of Ministry of the Environment)

Năm 1991, Hội Đồng Bộ Môi Trường của Canada cũng đã xây dựng chỉ số

chất lượng nước viết tắt là CCMEWQI như là một công cụ quan trọng để quản

lý nguồn tài nguyên nước. [23]

Các thông số lựa chọn để tính tốn WQI được chia theo 5 nhóm:

- Các nguyên tố hóa học vết.

- Thuốc trừ sâu.

- PCBs (Polychlorinated biphenyls) nhóm hóa chất nhân tạo gây độc cho

mơi trường.

- PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon) hợp chất da vòng thơm ngưng

tụ.

5



- Oxy hòa tan (DO).

* Kết quả phân loại

Sau khi tính được chỉ số chất lượng nước (CCMEWQI), người ta chia chất

lượng nước ra làm 5 loại như sau.

Bảng 2.2. Kết quả phân loại chất lượng nước theo chỉ số CCMEWQI

Giá trị chỉ số CCMEWQI



Chất lượng nước



95 – 100



Rất tốt



80 – 94



Tốt



65 – 79



Trung bình



45 – 64



Trung bình – kém



0 - 44



Kém



2.2.4.3. Chỉ số chất lượng nước của Malaysia

Bộ Môi trường Malaysia cũng xây dựng Chỉ số chất lượng nước mặt với

các thông số: DO, BOD, COD, SS, N – NH3 và pH.

* Kết quả phân loại

Mức độ ô nhiễm nguồn nước sẽ được kết luận dựa vào kết quả chỉ số tính

theo cơng thức hoặc chỉ số phụ của các thông số BOD, N – NH 3, SS. Kết quả

tính tốn và phân loại chất lượng nước theo WQI của Malaysia như sau.

Bảng 2.3. Kết quả phân loại theo chỉ số WQI của Malaysia

Mức độ ơ nhiễm

Chỉ số



Ơ nhiễm

nặng



Ơ nhiễm vừa



Khơng ơ

nhiễm



WQI



0 - 59



60 - 80



81 - 100



BOD



0 - 79



80 - 90



91 - 100



N – NH3



0 - 70



71 - 91



92 - 100



SS



0 - 69



70 - 75



76 - 100



2.2.4.4. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava (Ấn Độ)

Chỉ số chất lượng nước WQI tại Ấn Độ được tính dựa theo mơ hình

Bhargava (1983). Qua đó ứng với mỗi mục đích sử dụng nước khác nhau (chẳng

6



hạn, cấp nước sinh hoạt, nơng nghiệp, cơng nghiệp…) sẽ có các thơng số được

lựa chon tương ứng. Việc lựa chọn các thông số đó được thể hiện tại bảng dưới.

Bảng 2.4. Các thơng số chất lượng nước lựa chọn cho các mục đích riêng

Stt



Mục đích sử dụng riêng



Các thơng số lựa chọn



n



1



Tiếp xúc trực tiếp



Độ đục, amoni, TC, BOD5,

DO



5



2



Cấp nước sinh hoạt



Độ đục, BOD5, TC, DO, Cl-



5



3



Nông nghiệp



Cl-, TDS, Bo, SAR



4



4



Công nghiệp



Độ đục, TDS, độ cứng



3



5



Bảo vệ đời sống thủy sinh

nước ngọt và tiếp xúc gián

tiếp



T0, DO, Cl-, BOD5



4



* Kết quả phân loại

Sau khi tính WQI cho từng mục đích sử dụng, chỉ số chất lượng nước WQI

tổng quát (cho đa mục đích sử dụng) được tính bằng cách lấy trung bình số học

các WQI của các mục đích sử dụng riêng với giả thiết tầm quan trọng của các

mục đích sử dụng riêng đó là như nhau.

Kết quả phân loại chất lượng nước theo WQI của Bhargava được thể hiện

như sau:

Bảng 2.5. Kết quả phân loại chất lượng nước của Ấn Độ

Loại



Bhargava-WQI



Giải thích



I



90 ÷ 100



II



65 ÷ 89



Tốt (ơ nhiễm nhẹ)



III



35 ÷ 64



Trung bình (ơ nhiễm trung bình)



IV



11 ÷ 34



Xấu (ơ nhiễm nặng)



V



0 ÷ 10



Rất xấu (ô nhiễm rất nặng)



Rất tốt

(không ô nhiễm - ơ nhiễm rất nhẹ)



(Theo mơ hình WQI của Bhargava, nếu một trong các chất ơ nhiễm có độc

tính cao - kim loại nặng hoặc dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật ) vượt quá mức

cho phép theo tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia hoặc quốc tế, thì WQI = 0) [16]



7



2.2.4.5. Chỉ số chất lượng nước của Việt Nam

Tháng 7 năm 2011, Tổng Cục môi trường, Bộ tài nguyên và Môi trường đã

ban hành sổ tay hướng dẫn tính tốn chất lượng nước cho nước mặt lục địa ở

Việt Nam.

Quy trình tính tốn và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường

nước bao gồm các bước sau:

Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường

nước mặt lục địa (số liệu đã qua xử lý).

Bước 2: Tính tốn các giá trị WQI thơng số theo cơng thức.

Bước 3: Tính tốn WQI.

Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước.

Cơng thức tính WQI:



WQI pH  1 5

1 2



WQI =

WQI

×

WQI

×

WQI

∑ a 2∑

b

c

100  5 a=1

b=1





1/ 3



Trong đó:

WQIa: Giá trị WQI đã tính tốn đối với 05 thơng số: DO, BOD 5, COD,

N-NH4, P-PO4.

WQIb: Giá trị WQI đã tính tốn đối với 02 thơng số: TSS, độ đục.

WQIc: Giá trị WQI đã tính tốn đối với thơng số Tổng Coliform.

WQIpH: Giá trị WQI đã tính tốn đối với thơng số pH.

Sau khi tính tốn WQI thì chất lượng nước được phân thành 5 loại như

bảng dưới.



8



Bảng 2.6. Phân loại chất lượng nước mặt lục địa ở Việt Nam

Giá trị WQI



Mức đánh giá chất lượng nước



Màu



91 - 100



Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh

hoạt



Xanh nước

biển



76 - 90



Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp



Xanh lá cây



51 - 75



Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục

đích tương đương khác



Vàng



26 - 50



Sử dụng cho giao thông thủy và các mục

đích tương đương khác



Da cam



0 - 25



Nước ơ nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý

trong tương lai



Đỏ



2.2.5. Phương pháp xây dựng chỉ số chất lượng nước của Quỹ vệ sinh Quốc

gia Mỹ NSF - WQI (The National Sanitation Foundation – Water Quality

Index)

4 giai đoạn cơ bản để xây dựng WQI. Q trình xây dựng WQI có thể được

mơ tả theo sơ đồ 2.1.



X1, w1



q1 = f(x1)



q1,w1



X2, w2



q2 = f x2)



q2,w2



X n, w n



qn = f(xn)



qn,wn



WQI = f(q1, q2...w1,

w2...)



Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn xây dựng WQI



2.2.5.1. Giai đoạn 1: Lựa chọn các thông số CLN quyết định (xi)

Một số ít các thơng số quyết định (hay thơng số lựa chọn) được chọn ra từ

nhiều thông số CLN để tính vào WQI. Từ kết quả các phiếu câu hỏi điều tra 142

chuyên gia, 9 trong 35 thông số CLN được lựa chọn bao gồm:

Ÿ Thông số vật lý: thay đổi nhiệt độ ∆T, độ đục, tổng chất rắn TS.

Ÿ Thơng số hóa học: pH, BOD5, DO, NO3-, PO43-.

9



Ÿ Thơng số vi sinh: Fecal Coliform (FC).

2.2.5.2. Giai đoạn 2: Xác định phần trọng lượng đóng góp của mỗi thơng số

quyết định (wi)

Phần trọng lượng đóng góp (wi) của các thơng số quyết định được biễu diễn

dưới dạng số thập phân. Mỗi thơng số có mức đóng góp lớn, nhỏ vào WQI khác

nhau và tổng phần trọng lượng đóng góp của các thơng số bằng 1 (∑wi=1).

Phần trọng lượng đóng góp (wi) được xác định theo trình tự:

 Xác định điểm xếp hạng của mỗi thông số quyết định (mi):

Tổng điểm của thơng số i

mi =

Tổng số phiếu câu hỏi

 Tính phần trọng lượng đóng góp trung gian của mỗi thơng số (wi’)

Ÿ Chấp nhận mi nhỏ nhất có wi’ bằng 1

Ÿ Tính wi’ của các thơng số khác bằng cơng thức:

wi ' =



mi (min)

mi



 Tính phần trọng lượng đóng góp chính thức của mỗi thơng số (wi)

wi =



wi '

n



∑ wi



'



1



2.2.5.3. Giai đoạn 3: Chuyển các giá trị đo của các thông số quyết định (xi)

thành các chỉ số phụ (qi) để quy chúng về một thang điểm chung từ 1-100

Để chuyển giá trị đo của các thông số quyết định (x i) thành các chỉ số phụ

(qi), chủ yếu theo hai cách: sử dụng các hàm đồ thị còn gọi là hàm ẩn, hoặc sử

dụng các hàm tuyến tính/phi tuyến tính.



10



Đồ thị 2.1. Đồ thị tính qi của NO3-



Đồ thị 2.2. Đồ thị tính qi của NTU



Đồ thị 2.3. Đồ thị tính qi của FC



Đồ thị 2.4. Đồ thị tính qi của DO



Đồ thị 2.5. Đồ thị tính qi của TS



Đồ thị 2.6. Đồ thị tính qi của PO43-



11



Đồ thị 2.7. Đồ thị tính qi của T o



Đồ thị 2.8. Đồ thị tính qi của BOD



Đồ thị 2.9. Đồ thị tính qi của pH

2.2.5.4. Giai đoạn 4: Tính tốn WQI bằng các cơng thức tập hợp

Các cơng thức tính WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và khơng

tính đến phần trọng lượng đóng góp, có thể là dạng tổng hoặc dạng tích hoặc

dạng Solway.

NSF xây dựng hai cơng thức WQI dạng tổng và dạng tích là hai cơng thức

được sử dụng rộng rãi ở Mỹ cũng như nhiều quốc gia trên thế giới.

 Dạng tổng và có tính đến phần trọng lượng đóng góp:

n



WQI WA = ∑ wi qi

1



 Dạng tích và có tính đến trọng lượng đóng góp:

n



WQI WM = ∏ qi wi

1



12



Kết quả tính phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thơng số quyết định như

sau:

Bảng 2.7. Trọng lượng đóng góp của các thơng số mơi trường theo NSF-WQI

TLĐG

trung gian

(wi’)



TLĐG chính

thức (wi)



STT



Thơng số



Điểm xếp hạng

thơng số (mi)



1



DO



1,4



1,0



0,17



2



Fecal Coliform



1,5



0,9



0,16



3



pH



2,1



0,7



0,11



4



BOD5



2,3



0,6



0,11



5



NO3-



2,4



0,6



0,10



6



PO43-



2,4



0,6



0,10



7



Nhiệt độ



2,4



0,6



0,10



8



Độ đục



2,9



0,5



0,08



9



TS



3,2



0,4



0,07



∑w



i



1,00



Tính chỉ số phụ đối với thơng số DO [9] tính tốn thơng qua giá trị DO % bão

hòa.

- Tính giá trị DO bão hòa:

DObaohoa = 14, 652 − 0, 41022T + 0, 0079910T 2 − 0, 000077774T 3



T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C).

- Tính giá trị DO % bão hòa:

DO%bão hòa= DOhòa tan/DObão hòa*100

Trong đó: DOhòa tan là giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)

Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo thang

điểm WQI theo bảng sau:

Bảng 2.8. Phân loại chất lượng nước theo NSF – WQI

13



Loại



WQI



I



91 –

100



II



III



71 – 90



51 – 70



IV



26 – 50



V



0 – 25



Đánh giá chất

lượng

Excellent

(Rất tốt)

Good

(Tốt)

Medium

(Trung bình)

Bad

(Ơ nhiễm)

Very Bad

(Rất ơ nhiễm )



Mục đích sử dụng

nước

Sử dụng cho tất cả các mục đích

sử dụng nước mà không cần xử lý

Nuôi trồng thủy hải sản, nông

nghiệp, mục đích giải trí, giao

thơng thủy

Giải trí ngoại trừ các mơn thể

thao tiếp xúc trực tiếp, phù hợp

với một số loại cá

Chỉ phù hợp với sự giải trí tiếp

xúc gián tiếp với nước, giao

thông thủy

Chỉ sử dụng với giao thông thủy



2.2.6. Ứng dụng chỉ số WQI trên thế giới

2.2.6.1. WQI tại Mỹ

Martin Wills thuộc sở Khoa học Môi trường và Điạ lý, Đại học Manchester

Metropolitan, vương quốc Anh cùng Kim N. Irvine thuộc sở Địa lý và Kế Hoạch

nhà nước, Đại học tại Buffalo, New York, Hoa Kỳ đã áp dụng chỉ số chất lượng

nước của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ (NSF-WQI) để phục vụ quản lý chất lượng

nước cho đầu nguồn sông Creek Cazenovia, New York. Mục tiêu của đề tài là

tóm tắt đặc điểm chất lượng nước chung cho sông Creek Cazenovia bằng cách

sử dụng các kết quả mẫu cho chính yếu tố phân tích gồm: BOD 5, DO, pH, To,

NO3-, PO43-, Fecal Coliform, TS, độ đục. Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị

WQI năm 1996 tại đây thường nằm trong loại tốt (từ khoảng 67,1 – 83,6). Một

so sánh các kết quả từ nghiên cứu này với năm 1978, kết quả cho thấy rằng, các

giá trị WQI cho đầu nguồn sông Creek Cazenovia vẫn tương tự hoặc được cải

thiện nhẹ hơn (từ 66,5 - 83, năm 1978). [18]

2.2.6.2. Tại Ấn Độ

Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số WQI tại hồ Pariyej thuộc

thành phố Kheda Gujarat, Ấn Độ năm 2011, của nhóm tác giả F. J. Thakor, D. K.

14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×