Khóa luận Nghiên cứu thực trạng và đề xuất mô hình kiểm soát chất lượng môi trường nước thải theo (chỉ số wqi) tại công ty sgs Núi Pháo

--------------------------- TRƯƠNG VĂN MAU Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC THẢI THEO (CHỈ SỐ WQI) TẠI CÔNG TY SGS NÚI PHÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành/ngành :Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học : 2014 – 2018 GVHD : Ths Hoàng Qúy Nhân Thái Nguyên – năm 2018 i Lời cảm ơn Được sự đồng ý của Khoa Môi Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên, em đã đi thực tập tại Công ty SGS Núi Pháo với đề tài: ‘’Nghiên cứu thực trạng và đề xuất mô hình kiểm soát chất lượng môi trường nước thải theo (chỉ số WQI) tại công ty SGS Núi Pháo’’. Để hoàn thành được đề tài này em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Ban chủ nhiệm khoa Môi trường, các thầy giáo, cô giáo trong trường đã truyền đạt cho em trong thời gian học tập và rèn luyện tại nhà trường. Đặc biệt, em xin được bày tỏ long kính trọng, cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Ths. Hoàng Qúy Nhân người đã hết lòng giúp đỡ, tận tình hướng dẫn em trong xuất quá trình thực hiện chuyên đề. Em cũng xin chân thành cảm ơn tới các anh (chị) trong công ty SGS Núi Pháo đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập và rèn luyện. Trong thời gian thực tập em đã cố gắng hết sức mình, nhưng do kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu xót và khuyết điểm. Em rất mong được các thầy giáo, cô giáo và các bạn sinh viên đóng góp ý kiến bổ sung để bản luận văn tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 06 tháng 04 năm 2018 Sinh viên Trương Văn Mau ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: thông số ......................................................................................................... 99 Bảng 2.2: Chỉ số phụ Oxy hòa tan ................................................................................. 99 Bảng 2.3: Đánh giá WQI cuối cùng .......................................................................... 1010 Bảng 2.4: Đánh giá cac mức WQI ............................................................................. 1212 Bảng 2.5: Thông số chất lượng nước ........................................................................ 1414 Bảng 2.6: Phân loại nguồn nước mặt theo chỉ số WQI ............................................. 1516 Bảng 3.1: vị trí quan trắc môi trường nước tại công ty khai thác và chế biến khoáng sản Núi Pháo .................................................................................................................. 17 Bảng 4.1: Cơ cấu kinh tế xã Hà Thượng ..................................................................... 222 Bảng 4.2: Kết quả điều tra về dân số, lao động việc làm xã Hà Thượng .................... 233 Bảng 4.3: Kết quả tích chất lượng môi trường nước thải công ty khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo ................................................................... 2929 Bảng 4.4: Bảng quy định các giá trị qi, Bpi đối với từng thông số ............................... 35 Bảng 4.5: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO%bãohòa ............................. 3636 Bảng 4.6: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH .......................... 3737 Bảng 4.7: So sánh giá trị WQI ................................................................................... 3838 Bảng 4.8: Kết quả tính toán WQIThông số và WQITổng ................................................. 3838 Bảng 4.9: So sánh các giá trị WQITổng đối với thang điểm ....................................... 3939 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Vị trí Khu dự án khai thác, chế biến Vonfram, Flourit, Bismuth, đồng và vàng Núi Pháo ....................................................................................... 16 Hình 4.1: Bản đồ Xã Hà Thượng, Huyện Đại Từ, Tỉnh Thái Nguyên ................... 2020 Hình 4.2. Sơ đồ xả nước thải trong quá trình khai thác, chế biến sản xuất tại mỏ Núi Pháo ................................................................................................. 2424 Hình 4.3: (Kết quả so sánh hàm lượng BOD5) .......................................................... 3030 Hình 4.4: (Kết quả so sánh hàm lượng COD) ........................................................... 3131 Hình 4.5: (Kết quả so sánh hàm lượng SS) ............................................................... 3232 Hình 4.6: (Kết quả so sánh hàm lượng NH4+) ......................................................... 3333 Hình 4.7: (Kết quả so sánh chỉ số Colifom) .............................................................. 3434 iv DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Việt BOD Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT Bộ tài nguyên Môi trường COD Nhu cầu oxy hóa học DO Lượng oxy hòa tan NTU Độ đục QCVN Quy chuẩn Việt Nam QĐ – TCMT Quyết định - Tổng cục Môi trường TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSS Tổng chất rắn lơ lửng TT- BTNMT Thông tư – Bộ tài nguyên Môi trường WQI Water Quality Index-WQI v MỤC LỤC Phần 1. MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................ 2 1.2.1. Mục tiêu chung .............................................................................................. 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................. 2 PHẦN 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................. 4 2.1. Cơ sở khoa học ................................................................................................. 2 2.1.1. Một số khái niệm liên quan ............................................................................. 2 2.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước ........................................................... 5 2.1.3. Cơ sở pháp lý ................................................................................................. 7 2.2.Tình hình nghiên cứu chỉ số WQI trong và ngoài nước ........................................ 8 2.2.1. Ngoài nước .................................................................................................... 8 2.2.2. Trong nước ................................................................................................ 12 PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 16 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 16 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 16 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 16 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ....................................................................... 17 3.3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 17 3.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 18 3.4.1. Phương pháp thu thập – tổng hợp tài liệu ....................................................... 18 3.4.2. Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số chất lượng nước WQI ........................................................................... 18 3.4.3. Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt lục địa ................................................................. 19 3.4.4.Tổng hợp viết báo cáo ................................................................................... 19 vi PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 20 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại xã Hà Thượng ....................................... 200 4.1.1. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................... 200 4.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội .............................................................................. 222 4.2. Hiện trạng sử dụng nước và nước thải của nhà máy ........................................ 244 4.2.1. Nhu cầu sử dụng nước .............................................................................. 2424 4.2.2. Nguồn xả của nhà máy Núi Pháo .............................................................. 2626 4.3. Phân tích chất lượng nước thải công ty khai thác và chế biến khoáng sản Núi Pháo .............................................................................................................. 29 4.3.1. Kết quả phân tích chất lượng môi trường nướcError! Bookmark not defined.29 4.3.2. So sánh kết quả quan trắc chất lượng nước với QCVN ............................... 2929 4.3.3. Đánh giá chất lượng nước dựa vào chỉ số chất lượng nước (WQI) .......... 34 4.3.3.1. Các bước tính toán chỉ số chất lượng nước ............................................. 3434 4.3.3.2. Kết quả tính toán WQI ........................................................................... 38 4.3.3.3. Đánh giá chất lượng nước bằng WQI ..................................................... 3939 4.4. Một số biện pháp khác phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước do nước thải nhà máy gây ra. ................................................... 3939 PHẦN 5.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................ 4242 5.1. Kết luận ........................................................................................................ 422 5.2. Đề nghị ......................................................................................................... 433 1 PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Ngày nay nền kinh tế Việt Nam đang ngày càng phát triển theo hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa, tuy nhiên sự phát triển đó đã kéo theo một loạt những hệ lụy gây hại cho đời sống của người dân và sinh vật sống trong tự nhiên một trong những vấn đề bức bách là ô nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường nước mặt. Cũng như không khí và ánh sáng, nước là nguồn tài nguyên không thể thiếu được trong đời sống con người. Trong quá trình hình thành sự sống trên Trái đất, nước và môi trường nước đóng vai trò rất quan trọng. Nước tham gia vào vào hầu hết các hoạt động của sự sống và sản xuất. Trong những năm gần đây Việt Nam đang không ngừng đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa, những lợi ích mà công nghiệp hóa - hiện đại hóa mang lại được thể hiện rất rõ qua tình hình tăng trưởng kinh tế, giáo dục,xã hội. Tuy nhiên bên cạnh những hiệu quả tích cực do công nghiệp hóa - hiện đại hóa mang lại thì đồng thời nó cũng làm phát sinh rất nhiều tác động đến môi trường. Trong đó, ô nhiễm môi trường do hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản là một trong những vấn đề nóng hổi nhất. Trong những năm gần đây, theo nhịp độ phát triển chung của cả nước tỉnh Thái nguyên cũng đã có nhiều cơ hội để phát huy các nguồn lực, thế mạnh cho sự tăng trưởng kinh tế - xã hội, dự án khai thác khoáng sản khu Núi Pháo thuộc huyện Đại Từ là một điển hình. Công ty THNH khai thác chế biến khoáng sản núi pháo là một dự án lớn có ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã hội và khối lượng công việc đồ sộ. Dự án khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo được Chính phủ cấp phép đầu tư từ tháng 3 năm 2004 với tổng vốn hơn 500 triệu USD. Đây là Dự án khai thác quặng đa kim công nghệ cao chủ yếu là Vonfram lớn nhất Việt Nam và đứng 2 thứ hai trên thế giới. Dự án có tổng diện tích hơn 670 ha nằm trên địa bàn các xã Hà Thượng, Hùng Sơn,Tâm Linh, Cát Nê và Tiên Hội của huyện Đại Từ tỉnh Thái Nguyên.[2] Trải qua hơn 14 năm tồn tại và hoạt động của dự án đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của nhà máy khai thác chế biến kháng sản núi pháo tại xã Hà Thượng, huyện Đại Từ nói riêng và sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên nói chung. Nhưng sự hoạt động của công ty khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo cũng có những ảnh hưởng xấu đến môi trường trong đó có môi trường nước. Xuất phát từ thực tế đó, được sự đồng ý của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Khoa Môi trường, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Ths Hoàng Qúy Nhân, em tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu thực trạng và đề xuất mô hình kiểm soát chất lượng môi trường nước thải theo (chỉ số WQI) tại công ty SGS Núi Pháo”. 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu chung Nghiên cứu thực trạng và đề xuất mô hình kiểm soát chất lượng môi trường nước thải theo (chỉ số WQI) tại công ty SGS Núi Pháo. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể + Nghiên cứu thực trạng môi trường nước thải + So sánh kết quả phân tích chất lượng nước so với QCVN + Tính toán chỉ số WQI + Xác định giá trị WQITổng với mức đánh giá chất lượng nước + Đề xuất những giải pháp bảo vệ, sử dụng tài nguyên nước có tính khả thi, phù hợi với khu vực xung quanh nhà máy Núi Pháo 1.3. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Giúp bản thân em có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, giúp em 3 vận dụng kiến thức đã học vào thực tế và rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu, tiếp thu và học hỏi những kinh nghiệm từ thực tế. - Ý nghĩa trong thực tiễn: + Tăng cường trách nhiệm của ban lãnh đạo nhà máy trước hoạt động khai thác đến môi trường, từ đó có hoạt động tích cực trong việc xử lý nước thải. + Cảnh báo nguy cơ tiềm tàng về ô nhiễm suy thoái môi trường nước do nước thải gây ra, ngăn ngừa và giảm thiểu ảnh hưởng của nước thải đến môi trường, bảo vệ sức khỏe của người dân khu vực nhà máy. 4 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học 2.1.1. Một số khái niệm liên quan - Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm. [7] - WQI thông số (viết tắt là WQISI) là chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số.[7] - Khái niệm môi trường: Môi trường được định nghĩa trong Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam: “ Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật.”.[6] - Khái niệm ô nhiễm nước: “Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật”(Lương văn Hinh, 2015)[6]. - Khái niêm phát triển bền vững: “Phát triển bền vững là phát triển đáp ứng được nhu cầu của hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai trên cơ sở kết hợp chặt chẽ, hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường”.[6] - Khái niệm ô nhiễm môi trường được định nghĩa trong Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật.”.[6] - Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yếu 5 tố kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường (Luật bảo vệ môi trường 2014), [6]. - Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật.[5] - Quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về các thành phần môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhàm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường, và các tác động xấu với môi trường.[6] - Khái niệm nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như nước thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên. Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của công nghệ, tuổi thọ của thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên.[3] 2.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước - Các chỉ têu vật lý: + Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu, sử thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào từng loại nước. Nước mạch nông có nhiệt độ la: 4 – 400C, nước ngầm là: 17 -310C. Nhiệt độ nước thải cao hơn nhiệt độ nước cấp.[4] + TSS: Là các chất rán lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước. Hàm lượng các chất lơ lửng là phần còn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 1050C cho đến khi khối lượng không đổi (mg/l),[4] + Độ đục: Độ đục của nước là mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nước, độ đục của nước có thể do nhiều loại chất lơ lửng, bao gồm các loại có kích thước hạt keo đến những hệ phân tán thô gây nên như các huyền phù, các hạt 6 cạn đất cát, các vi sinh vật. Nó cũng chứa nhiều thành phần hóa học: vô cơ, hữu cơ 1, Độ đục cao biểu thị nồng độ nhiễm bẩn trong nước cao 2, Độ đục cao ảnh hưởng đến quá trình lọc nước vì lỗ thoát nước sẽ nhanh chóng bị bịt kín. 3, Khử trùng bị ảnh hưởng bởi độ đục Đơn vị đo độ đục: lJTU = lTNU= l mg sio2/l = 1đơn vị độ đục Đo bằng máy quang phổ: đơn vị NTU, FTU Đo bằng trực quan: đơn vị JTU + pH: Là đại lượng toán học biểu thị nồng độ hoạt tính ion H+ trong nước PH được sử dụng để đánh giá tính axit hay tính kiềm của dung dịch (nước). PH = - log(H+).[4] - Các chỉ tiêu hoá học: + Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD) Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để phân huỷ các chất hữu cơ có thể phân hủy trong một thể tích nước bởi sự phân hủy sinh học. Thông thường sau thời gian 5 ngày ở 200C thì phần lớn ( khoảng 90%) các chất hữu cơ dễ phân hủy bị phân hủy. Vì vậy người ta thường lấy 5 ngày ở 200C để xác định nhu cầu oxy sinh hóa và gọi là BOD5 BOD5 cho ta biết ước lượng độ nhiễm bẩn hữu cơ của nguồn nước và có thể dùng để đánh giá hiệu quả hệ thống sử lý nước, xác định kích thước thiết bị xử lý Giá trị BOD càng lớn có nghĩa là mức độ nhiễm bẩn hữu cơ càng cao. Theo quy định bộ Y tế thì: BOD5 < 4 mg/l - nước dùng trong sinh hoạt BOD5 < 10 mg/l - nước dùng cho thủy sản ( theo quy định của FAO). BOD5 > 3 mg/l - coi như ô nhiễm nhẹ BOD5 > 10 mg/l - coi như nước bị ô nhiễm hữu cơ rõ rệt + Nhu cầu oxy hóa học (COD) 7 Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để phân hủy hết các chất hữu cơ có trong nước theo con đường hóa học. Nồng độ COD cho phép với nguồn nước mặt là COD > 10 mg/l.[3] + Amoni (NH4+ ) Amoni có công thức hóa học NH3, là chất khí không màu và có mùi khai. Trong nước, Amoni tồn tại dưới 2 dạng là NH3 và NH4+. Tổng NH3 và NH4+ được gọi là tổng Amoni tự do.[8] + Phosphat (PO43-) Trong điều kiện bình thương hàm phosphat là một trong các loại dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của sinh vật và gây nên sự phát triển của tảo trong nước mặt.[8] - Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước: + Colifom: Là nhóm vi sinh vật quan trọng trong chỉ thị môi trường, xác định mức độ ô nhiễm bẩn về mặt sinh học của nguồn nước. 2.1.3. Cơ sở pháp lý - Luật bảo vệ môi trường 2014 số 55/2014/QH13 có hiệu lực từ ngày 01/01/2015 thay thế Luật bảo vệ môi trường 2005. - Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH 13 ngày 21 tháng 6 năm 2012 của Quốc hội Nước cộng hòa xã hội Việt Nam. - QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt thay thế QCVN 08:2008/BTNMT. - QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt thay thế QCVN 08:2008/BTNMT. - QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. - QCVN 40:2011/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. - 879 /QĐ-TCMT Về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước. 8 - Quyết định số 2191/QĐ-BTNMT của Bộ trưởng Bộ TN&MT về việc thanh tra chấp hành pháp luật bảo vệ môi trường, khoáng sản, đất đai và tài nguyên nước đối với Công ty TNHH Khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo. - 35/2015/TT-BTNMT Thông tư hướng dẫn về bảo vệ môi trường khu kinh tế, khu công nghiệp, khu chế xuất, khu công nghệ cao có hiệu lực từ ngày 17/08/2015. - Thông tư 16/2017/TT-BTNMT ban hành Quy định kỹ thuật và định mức kinh tế - kỹ thuật điều tra, đánh giá hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước. - Thông tư 37/2017/TT-BTNMT Ban hành quy định kỹ thuật và định mức kinh tế - kỹ thuật điều tra, đánh giá hiện trạng xả nước thải vào nguồn nước 2.2.Tình hình nghiên cứu chỉ số WQI trong và ngoài nước 2.2.1. Ngoài nước Hiện nay có rất nhiều quốc gia xây dựng và áp dụng chỉ số WQI. Do đặc điểm của mỗi khu vực khác nhau nên mỗi quốc gia, khu vực khác nhau có phương pháp xây dựng chỉ số WQI khác nhau. Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phương pháp của Qũy Vệ sinh quốc gia Mỹ (Naitional Sanitation Foundation – NSF) gọi tắt là WQI–NSF. WQI- NSF được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đoàn Rand, thu nhận và tổng hợp ý kiến của một số đông các chuyên gia khắp nước Mỹ để lựa chọn các thông số CLN quyết định sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (vai trò quan trọng của thông số - wi) và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị đo được của thông số sang chỉ số phụ (qi). WQI - NSF được xây dựng rất khoa học dựa trên ý kiến số đông các nhà khoa học về chất lượng nước, có tính đến vai trò (trọng số) của các thông số tham gia trong WQI và so sánh các kết quả với giá trị chuẩn (mục tiêu CLN) qua giản đồ tính chỉ số phụ (qi). Phương pháp tính WQI của bang Origon Bước 1: Lựa chọn thông số 9 Bảng 2.1: thông số Chỉ tiêu Thông số Nhiệt độ Vật lý Tổng chất rắn (TSS) PH DO Hóa học Tổng N (ammonia+nitrate nitrogen) Tổng P Sinh học Colifom Bước 2: Tính toán chỉ số phụ: - Chỉ số phụ Oxy hòa tan (DO): SIDO Bảng 2.2: Chỉ số phụ Oxy hòa tan Nồng độ DO bão hòa (DO hay DOs) SIDO = 10 ≤ 100% hoặc Nồng độ DO ≤ 3.3 mg/l 3.3 mg/l < DO ≤ 10.5 mg/l SIDO = 80.29+31.88*DO - 1.401*DO2 10.5 mg/l < DO SIDO = 100 100% < DOs ≤ 275% SIDO = 100*exp((DO - 100)*1.179E - 2) 275% < Dos SIDO = 100 - Nhu cầu Oxy sinh học (BOD): SIBOD BOD thể hiện tổng mức tiêu thụ oxy do các sinh vật thủy sinh. + BOD ≤ 8 mg/l: SIBOD = 100*exp(BOD*-0.1993) + 8 mg/l < BOD SIBOD = 10 Bước 3: Trọng số WQI sử dụng phương pháp trọng số cân bằng (không có trọng số). Bước 4: Tính toán chỉ số cuối cùng - Sử dụng hàm bình phương điều hòa không trọng số 10 푛 푊푄퐼 = 푛 1 𝑖−1 1 푆퐼𝑖 Trong đó: n là số lượng các chỉ số WQI thành phần. SIi: Chỉ số phụ - Sau khi WQI cuối cùng được xác định, chất lượng nước được đánh gia theo các thang như sau: Bảng 2.3: Đánh giá WQI cuối cùng Giá trị WQI Mức đánh giá 10 - 59 Rất xấu 60 - 79 Xấu 80 - 84 Trung bình 85 - 89 Tốt 90 - 100 Rất tốt Canada: Phương pháp do cơ quan Bảo vệ môi trường Canada ( The Canadian Countcill of Ministers of the Environment - CCME 2001) đã xây dựng. WQI -CCME được xây dựng dựa trên rất nhiều số liệu khác nhau sử dụng một quy trình thống kê với tối thiểu 4 thông số và 3 hệ số chính (F1 - phạm vi, F2 - tần suất và F3-biên độ của các kết quả không đáp ứng được các mục tiêu CLN- giới hạn chuẩn). WQI - CCME là một công thức rất định lượng và việc sử dụng hết sức thuận tiện với các thông số cùng các giá trị chuẩn (mục tiêu CLN) của chúng có thể dễ dàng đưa vào WQI-CCME để tính toán tự động. Tuy nhiên, trong WQI-CCME, vai trò của các thông số CLN trong WQI được coi như nhau, mặc dù trong thực tế các thành phần CLN có vai trò khác nhau đối với nguồn nước ví dụ như thành phần chất rắn lơ lửng không có ý nghĩa quan trọng đối với CLN nguồn nước như thành phần Oxy hòa tan. WQI được tính toán thông qua các bước như sau: 11 Bước 1: Tính toán giá trị phạm vi - SCOBE F1 - F1 là tỉ số các thông số không đáp ứng được so với mức hướng dẫn trong khoảng thời gian tính chỉ số. - F1 = (số thông số vượt quá tiêu chuẩn/tổng số thông số)*100 Bước 2: Tính toán giá trị tần suất F2 - F2 là phần trăm số mẫu không đáp ứng được mức hướng dẫn - F2 = (Số mẫu không đáp ứng tiêu chuẩn/Tổng số mẫu)*100 Bước 3: Tính toán giá trị biên độ F3 - Giá trị F3 được tính toán qua 3 bước sau: - Với các giá trị không đáp ứng được tiêu chuẩn (cao hơn giới hạn trên hoặc thấp hơn giới hạn dưới), ta tính giá trị sau: Excursioi = (giá trị thông số/mức hướng dẫn) – 1 khi giá trị thông số cao hơn giới hạn trên của mức hướng dẫn Excusioi = (mức hướng dẫn/giá trị thông số) – 1 khi giá trị thông số thấp hơn giới hạn dưới của mức hướng dẫn. - Tính toán giá trị nse 푘 퐸푥푐푢푟푠푖표 푛푠푒 = 𝑖−1 𝑖 푛 Trong đó n là tổng số mẫu - F3 được tính toán bằng phương pháp tiệm cận và có khoảng giá trị từ 0 đến 100 푛푠푒 퐹 = 3 0.01푛푠푒 + 0.01 Bước 4: Tính toán giá trị WQI 퐹2 − 퐹2 − 퐹2 푊푄퐼 = 100 − 1 2 3 1.372 Các mức WQI 12 Bảng 2.4: Đánh giá các mức WQI Mức đánh giá Giá trị WQI Rất tốt 95 - 100 Tốt 80 - 94 Trung Bình 60 - 79 Xấu 45 - 64 Rất xấu 0 - 44 Châu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được 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 chỉ số phụ riêng. Các quốc gia Malayxia, Ấn Độ: phát triển từ WQI –NSF, nhưng mỗi quốc gia có thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng. 2.2.2. Trong nước Hiện nay, để thống nhất cách tính toán chỉ số chất lượng nước, tháng 07 năm 2011, Tổng cục Môi trường đã chính thức ban hành Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính toán chỉ số chất lượng nước theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường. Theo Quyết định chỉ số chất lượng nước được áp dụng đối với số liệu quan trắc môi trường chất lượng nước mặt lục địa và áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước nhà nước về môi trường, các tổ chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc môi trường và tham gia vào việc công bố thông tin về chất lượng môi trường cho cộng đồng. Theo hướng dẫn chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm. WQI thông số (viết tắt là WQISI) là chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số. Qua tình hình nghiên cứu và áp dụng chỉ số WQI ở nước ta cho thấy phương pháp tính toán chỉ số WQI được đề xuất dựa trên những phương pháp luận về WQI áp dụng phổ biến nhất hiện nay. Vì vậy, 13 đây là phương pháp có sơ sở khoa học vững chắc. Kết quả từ các mô hình áp dụng chỉ số WQI cho thấy phương pháp WQI là phù hợp trong việc đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng nước và phân vùng chất lượng nước. Việt Nam, hầu hết các địa phương áp dụng cách tính WQI theo sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước do Tổng cục Môi trường ban hành theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011. Ngoài ra, còn sử dụng phương ̣ pháp đánh giá chất lượng môi trường của giáo sư Phạm Ngọc Hồ, phương pháp WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mê Kông và một số phương pháp WQI khác được cải tiến cho phù hợp với điều kiện đạc điểm của từng địa phương. Mô hình WQI đưa ra bởi TS Tôn Thất Lãng áp dụng cho sông Đồng Nai Bước 1: Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi SST Thông số 1 SS 2 PH 3 DO 4 BOD 5 Tổng N 6 Colifom Bước 2: Tính toán chỉ số phụ: phương pháp delphi và phương pháp đường cong tỉ lệ Từ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng với từng khoảng nồng độ thực tế, đối với mỗi thông số chất lượng nước chúng tôi xây dựng một đồ thị và hàm số tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ. Dựa vào phương pháp thử với sự trợ giúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, các hàm chất lượng nước được biểu thị bằng các phương trình sau: - Hàm chất lượng nước với thông số BOD5: y = - 0,0006x2 - 0,1491x + 9,8255 14 - Hàm chất lượng nước với thông số DO: y = 0,0047x2 + 1,20276x - 0,0058 - Hàm chất lượng nước với thông số SS: y = 0,0003x2 - 0,1304x + 11,459 - Hàm chất lượng nước với thông số pH: y = 0,0862x4 - 2,4623x3 + 24,756x2 – 102,23x + 150,23 - Hàm chất lượng nước với thông số tổng N: y = - 0,04x2 – 0,1752x + 9,0244 - Hàm chất lượng nước với thông số coliform: y = 179.39x - 0,4067 Bước 3: Trọng số Theo phương pháp Delphi, các mẫu phỏng vấn được biên soạn và gởi đến 40 chuyên gia chất lượng nước ở các trường Đại Học, các Viện Nghiên Cứu, các trung tâm Môi trường để lấy ý kiến. Các mẫu phỏng vấn được gởi đi hai đợt: đợt một là các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quan trọng, đợt 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 nước. Kết quả có 6 thông số chất lượng nước được lựa chọn là những thông số chất lượng nước quan trọng