Tài liệu đánh giá chất lượng nước mặt sông tràng vinh thành phố móng cái tỉnh quảng ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VŨ THỊ THU HƢƠNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT SÔNG TRÀNG VINH, THÀNH PHỐ MÓNG CÁI, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Thái Nguyên – 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC VŨ THỊ THU HƢƠNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT SÔNG TRÀNG VINH, THÀNH PHỐ MÓNG CÁI, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng Mã số: 8850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Diệu Trinh Thái Nguyên – 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi là Vũ Thị Thu Hương, xin cam đoan luận văn “Đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt sông Tràng Vinh, thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trƣờng” là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Diệu Trinh, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố tại bất kỳ công trình khoa học nào khác. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ rang, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn. Tác giả Vũ Thị Thu Hƣơng i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nguyễn Diệu Trinh đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô ở Trường Đại Học Khoa Học – Trường Đại Học Thái Nguyên và các thầy cô ở Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam đã truyền đạt cho tôi kiến thức trong suốt những năm học ở trường. Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường – Sở Tài nguyên và Môi trường Quảng Ninh đã tạo điều kiện cho tôi tiến hành thực nghiệm trong thời gian làm luận văn. Tác giả Vũ Thị Thu Hƣơng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... I LỜI CẢM N ....................................................................................................... ii MỤC LỤC ............................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ ......................................................... viii MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................ 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 2 5. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 3 6. Ý nghĩa của đề tài .............................................................................................. 3 CHƯ NG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 4 1.1. Khái niệm ....................................................................................................... 4 1.2. Tổng quan các nghiên cứu sử dụng WQI đánh giá chất lượng nước mặt...... 4 1.2.1. Trên thế giới ............................................................................................ 4 1.2.2. Tại Việt Nam và vùng nghiên cứu .......................................................... 7 1.3. Tổng quan lưu vực sông Tràng Vinh ........................................................... 10 1.3.1. Đặc điểm tự nhiên ................................................................................. 10 1.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội thành phố Móng Cái thuộc lưu vực sông Tràng Vinh .......................................................................................................... 14 1.4. Hiện trạng phát thải ô nhiễm trên lưu vực sông Tràng Vinh ...................... 20 1.5. Tác động ô nhiễm đến chất lượng nước và hệ sinh thái sông Tràng Vinh .. 21 CHƯ NG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯ NG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 23 2.1. Cơ sở dữ liệu ................................................................................................ 23 2.1.1. Số liệu quan trắc .................................................................................... 23 2.1.2. Tài liệu tham khảo ................................................................................. 25 iii 2.2. Quan điểm và phương pháp nghiên cứu ...................................................... 25 2.2.1. Quan điểm ............................................................................................. 25 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 26 CHƯ NG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 34 3.1. Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo kết quả quan trắc môi trường nước..... 34 3.1.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Tràng Vinh năm 2020....... 34 3.1.2. Diễn biến chất lượng nước sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến năm 2020 ..................................................................................................................... 39 3.2. Diễn biến CLN sông Tràng Vinh dựa trên WQI .......................................... 43 3.2.1. Kết quả tính toán WQI sông Tràng Vinh năm 2017 đến 2020 theo phương pháp của TCMT ..................................................................................... 43 3.2.2. Kết quả tính toán WQI sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến năm 2020 theo phương pháp NSF – WQI cải tiến (Tràng Vinh – WQI) ............................ 49 3.3. Giải pháp đề xuất.......................................................................................... 56 3.3.1. Giải pháp quản lý .................................................................................. 56 3.3.2. Giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu phát thải ...................................... 58 3.3.3. Giám sát môi trường ............................................................................. 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH ............................................................................. 62 1. Kết luận ........................................................................................................... 62 2. Kiến nghị ......................................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 64 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 66 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT A1 : A2 : B1 : B2 : BTNMT BOD COD CLN DO KTXH MTV QCVN QLMT QT TCMT TCVN TNHH TNMT UBND WQI NSF : : : : : : : : : : : : : : : : : Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2. Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2. Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2. Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp. Bộ Tài nguyên và Môi trường Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) Chất lượng nước Lượng oxy hoà tan (Dissolvel Oxygen) Kinh tế xã hội Một thành viên Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Quản lý môi trường Quan trắc Tổng Cục môi trường Tiêu chuẩn Việt Nam Trách nhiệm hữu hạn Tài nguyên Môi trường Ủy ban nhân dân Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index) Quỹ vệ sinh quốc gia ( National Sanitation Foundation) v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số, trọng lượng đóng góp wi của phương pháp NSF – WQI ........7 Bảng 1.2: Thông số và trọng lượng đóng góp wi của phương pháp NSF – WQI/HCM ......................................................................................................................8 Bảng 1.3: So sánh ưu điểm và hạn chế của phương pháp WQI và phương pháp đánh giá theo quy chuẩn truyền thống ....................................................................... 10 Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình nhiều năm đo được tại Móng Cái (mm) ............ 14 Bảng 1.5: Tài nguyên khoáng sản của thành phố Móng Cái.................................... 15 Bảng 2.1: Thời gian và thông số quan trắc CLN sông Tràng Vinh ......................... 25 Bảng 2.2: Bảng quy định các giá trị qi, BPi .............................................................. 29 Bảng 2.3: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ..................... 30 Bảng 2.4: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH ........................ 30 Bảng 2.5: So sánh chỉ số chất lượng nước ................................................................. 31 Bảng 2.6: Thông số và trọng số đóng góp wi của phương pháp HCM – WQI....... 32 Bảng 3.1: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý II năm 2020 .................... 44 Bảng 3.2: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý I năm 2020....................... 44 Bảng 3.3: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý IV năm 2019.................... 44 Bảng 3.4: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý III năm 2019 .................... 45 Bảng 3.5: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý II năm 2019 .................... 45 Bảng 3.6: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý I năm 2019....................... 45 Bảng 3.7: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý IV năm 2018.................... 46 Bảng 3.8: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý III năm 2018 .................... 46 Bảng 3.9: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý II năm 2018 .................... 46 Bảng 3.10: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý I năm 2018 .................... 47 Bảng 3.11: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý VI năm 2017 ................. 47 Bảng 3.12: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý III năm 2017.................. 47 Bảng 3.13: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý II năm 2017 .................. 48 Bảng 3.14: Bảng tính chỉ số WQI sông Tràng Vinh Quý I năm 2017 .................... 48 Bảng 3.15: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý II năm 2020.... 50 vi Bảng 3.16: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý I năm 2020 ..... 50 Bảng 3.17: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý IV năm 2019 .. 50 Bảng 3.18: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý III năm 2019 .. 51 Bảng 3.19: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý II năm 2019.... 51 Bảng 3.20: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý I năm 2019 ..... 51 Bảng 3.21: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý IV năm 2018 .. 52 Bảng 3.22: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý III năm 2018 .. 52 Bảng 3.23: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý II năm 2018... 52 Bảng 3.24: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh quý I năm 2018 ............ 53 Bảng 3.25: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh năm quý IV năm 2017 .. 53 Bảng 3.26: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh quý III năm 2017 .......... 53 Bảng 3.27: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh quý II năm 2017 ............ 54 Bảng 3.28: Bảng tính toán chỉ số WQI sông Tràng Vinh quý I năm 2017 ............. 54 Bảng 3.29: Vị trí các trạm quan trắc đề xuất ............................................................. 60 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ Hình 3.1: Diễn biến pH trong nước sông Tràng Vinh .............................................. 34 Hình 3.2: Diễn biến DO trong nước sông Tràng Vinh ............................................. 34 Hình 3.3: Diễn biến thông số BOD5 trong nước sông Tràng Vinh ......................... 35 Hình 3.4: Diễn biến thông số COD trong nước sông Tràng Vinh .......................... 35 Hình 3.5: Diễn biến thông số Coliform trong nước sông Tràng Vinh ..................... 36 Hình 3.6: Diễn biến thông số TSS trong nước sông Tràng Vinh ............................. 36 Hình 3.7: Diễn biến thông số N-NH4+ trong nước sông Tràng Vinh ....................... 37 Hình 3.8: Diễn biến thông số P-PO43- trong nước sông Tràng Vinh ...................... 37 Hình 3.9: Diễn biến thông số độ đục trong nước sông Tràng Vinh ........................ 38 Hình 3.10: Biểu đồ pH trong nước sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến năm 2020 39 Hình 3.11: Biểu đồ thông số DO trong nước sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến năm 2020...................................................................................................................... 40 Hình 3.12: Biểu đồ thông số BOD5 sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến năm 2020 40 Hình 3.13: Biểu đồ thông số COD trong nước sông Tràng Vinh ............................ 41 từ năm 2017 - 2020 ..................................................................................................... 41 Hình 3.14: Biểu đồ thông số COD trong nước sông Tràng Vinh ............................ 41 từ năm 2017 – 2020..................................................................................................... 41 Hình 3.15: Biểu đồ thông số N-NH4 trong nước sông Tràng Vinh ......................... 42 từ năm 2017 - 2020 ..................................................................................................... 42 Hình 3.17: Biểu đồ thông số P-PO4 trong nước sông Tràng Vinh ........................... 43 Hình 3.18: Biểu đồ chỉ số WQI sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến năm 2020...... 49 Hình 3.19: Biểu đồ chỉ số Tràng Vinh - WQI sông Tràng Vinh .............................. 55 từ năm 2017 đến năm 2020 ........................................................................................ 55 viii MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nước là dạng tài nguyên đặc biệt quan trọng đối với sự sống của các loài sinh vật trên trái đất. Tài nguyên nước tồn tại ở các dạng khác nhau ở trong khí quyển, địa quyển, sinh quyển... Theo Điều 2 của Luật Tài nguyên nước Việt Nam số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21 tháng 6 năm 2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 01 năm 2013 thì Tài nguyên nước bao gồm các nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và nước biển thuộc lãnh thổ nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam. Tùy từng đặc điểm thủy văn của mỗi con sông và đặc thù cụ thể của từng địa phương, nước mặt được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhằm phát triển kinh tế xã hội của địa phương đó như: phục vụ sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, thủy điện, giao thông thủy và một số mục đích khác. Móng Cái là một thành phố nằm ở phía Đông Bắc của tỉnh Quảng Ninh, có đường biên giới trên đất liền dài 72 km tiếp giáp với Trung Quốc. Đây là nơi có vị trí chiến lược quan trọng về chính trị, kinh tế, quốc phòng - an ninh, đối ngoại của nước ta. Nằm trong vùng duyên hải Bắc Bộ, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, đường bờ biển dài 50 km, địa hình chia cắt phức tạp, hình thành vùng núi cao ở phía Bắc, chuyển tiếp đến vùng trung du và đồng bằng ven biển, nên các sông ở đây đều ngắn, nhỏ và độ dốc lớn, khả năng điều tiết nước kém và chịu ảnh hưởng mạnh của thuỷ triều. Thành phố Móng Cái có 2 con sông chính là sông Ka Long và sông Tràng Vinh. Sông Tràng Vinh (hay còn gọi là sông Thín Coóng) bắt nguồn từ các đỉnh núi cao 713m; 546m; 866m chảy qua Hồ Tràng Vinh rồi đổ ra biển. Trước 2015, sông Tràng Vinh chỉ làm nhiệm vụ cấp nước tưới cho nông nghiệp. Do thành phố Móng Cái hình thành hàng loạt khu công nghiệp, cũng như phát triển du lịch tại địa phương và quá trình đô thị hóa mà dân cư tập trung đông đúc, việc cấp nước cho các đối tượng trên rất cần thiết nên tỉnh Quảng 1 Ninh đã tập trung giải quyết bằng nhiều giải pháp, trong đó có việc điều chỉnh nhiệm vụ của sông Tràng Vinh để cấp nước cho sinh hoạt. Hiện nay, nước sông Tràng Vinh là nguồn cung cấp nước cho Nhà máy nước Quảng Minh (cấp nước cho thị trấn Quảng Hà) và Nhà máy nước số 2 – Khu công nghiệp Hải Hà (cấp nước cho các cụm công nghiệp giai đoạn đầu và cụm công nghiệp phía Đông Khu công nghiệp Hải Hà). Việc thực hiện luận văn với đề tài nghiên cứu “Đánh giá chất lượng nước mặt sông Tràng Vinh, thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường” là rất cần thiết, nhằm đánh giá diễn biến và xác định chính xác mức độ ô nhiễm của sông, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ nguồn nước sông Tràng Vinh. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần vào việc bảo vệ môi trường, bảo vệ nguồn nước cùng với việc thúc đẩy phát triển kinh tế tại địa phương, cụ thể là lưu vực sông Tràng Vinh, thành phố Móng Cái. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt sông Tràng Vinh, thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh. - Đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng và bảo vệ môi trường nước sông Tràng Vinh, thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Tràng Vinh - Đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ nguồn nước sông Tràng Vinh. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng: nước mặt 4.2. Phạm vi nghiên cứu a) Về không gian: sông Tràng Vinh, thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh. b) Về thời gian: giai đoạn 2006 – 2019 2 5. Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp các nguồn thải vào sông Tràng Vinh. - Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Tràng Vinh năm 2020; - Tính toán giá trị WQI của nước sông Tràng Vinh. - Đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Tràng Vinh giai đoạn 2017 – 2020; - Đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ nguồn nước sông Tràng Vinh. 6. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa khoa học Bổ sung phương pháp luận trong nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước mặt phục vụ phát triển kinh tế xã hội. - Ý nghĩa thực tiễn Tìm ra nguyên nhân ô nhiễm nước sông Tràng Vinh, đề xuất sơ bộ các giải pháp quản lý và bảo vệ môi trường nước sông Tràng Vinh. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHI N C U 1.1. Khái niệm Luận văn sử dụng các khái niệm được trích từ Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội lần thứ 13 thông qua ngày 21/6/2012 tại kỳ họp thứ 3, Sổ tay hướng dẫn chỉ số tính toán chất lượng nước ban hành kèm theo Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường, cụ thể như sau: - Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo. - Lưu vực sông là vùng đất mà trong phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông và thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển. - 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. (Nguồn: QĐ số 1460/QĐ-TCMT) - Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt lục địa, 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 toán các giá trị WQI thông số theo công thức; Bước 3: Tính toán WQI; Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước. 1.2. Tổng quan các nghiên cứu sử dụng WQI đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt 1.2.1. Trên thế giới Tài nguyên nước là một loại tài nguyên quý giá và hữu hạn, có thể bị ô nhiễm và cạn kiệt nếu không được khai thác, sử dụng một cách hợp lý. Cùng với sự gia tăng nhanh chóng của dân số, sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp 4 và sự đô thị hoá gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới các nguồn nước trên trái đất. Việc nghiên cứu đánh giá chất lượng nguồn nước đang đặt ra vô cùng bức thiết đối với đời sống con người. Để có các giải pháp quản lý, bảo vệ và sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả và bền vững, đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng các phương pháp truyền thống và hiện đại để đánh giá tài nguyên nước nước, trong đó có nội dung quan trọng là đánh giá chất lượng nguồn nước phục vụ sinh hoạt và sản xuất. Một trong các phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt đang được sử dụng rộng rãi hiện nay là đánh giá chất lượng nước thông qua chỉ số chất lượng nước (WQI). Chỉ số chất lượng nước là một trong các loại chỉ số môi trường (Environmental Index), 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 nguồn nước đó. Chỉ số chất lượng nước được biểu diễn qua thang điểm của phương pháp sử dụng. Phương pháp đánh giá chất lượng nước thông qua chỉ số WQI đã khắc phục được các nhược điểm của phương pháp so sánh với quy chuẩn. Phương pháp WQI có khả năng phân loại mức độ ô nhiễm của nguồn nước trên thang điểm. Việc sử dụng WQI có thể khắc phục được các hạn chế trong cách đánh giá nghiên cứu diễn biến chất lượng nước theo phương pháp truyền thống, đó là áp dụng quy chuẩn cho từng thông số riêng biệt. Từ các tài liệu tham khảo được về phương pháp nghiên cứu chất lượng nước bằng chỉ số WQI, đề tài tổng hợp và đánh giá về các ưu điểm, hạn chế của phương pháp này so với phương pháp truyền thống. Trên thế giới đã có rất nhiều quốc gia áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều các nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI, điển hình Hoa Kỳ: WQI được thực hiện từ những năm 70 của thế kỷ 20 và hiện đã được 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) – gọi tắt là WQI – NSF. Đây cũng là bộ chỉ số được áp dụng tại nhiều quốc gia [18]. 5 Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian Council of Ministers of the Environment – CCEM, 2001) xây dựng [9]. 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 nhóm các thông số và phương pháp tính chỉ số phụ riêng . Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc gia có thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng [8]. Quỹ vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF –WQI) tính toán chỉ số chất lượng nước bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi (trọng số) để xác định các thông số CLN lựa chọn (xi), sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (wi) và xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị xi ( giá trị đo được của thông số lựa chọn xi) sang chỉ số phụ (qi) [18]. Công thức tính: NSF – WQI được xây dựng theo một trong 2 công thức: Công thức dạng tổng – WQIA: ∑ Công thức dạng tích – WQIM: ∏ Trong đó: Wi: là trọng số (là số biểu thị độ quan trọng của thông số chất lượng nước) qi: là chỉ số phụ của thông số chất lượng nước thứ i - Lựa chọn thông số, xác định trọng số: NSF đã thống kê và chọn được 9 thông số trong số 35 thông số CLN được gửi đến hơn 1000 chuyên gia nghiên cứu về nước trong một khảo sát thống kê. Trọng số tạm thời của từng thông số được tính bằng cách lấy trung bình cộng điểm các chuyên gia cho đối với thông số đó. Trọng số cuối cùng của một thông số được tính bằng cách chia trọng số tạm thời của thông số đó với tổng các trọng số tạm thời, sao cho tổng giá trị các trọng số cuối cùng bằng 1. Trọng số cuối 6 cùng hay còn gọi là phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số được tính toán trong bảng sau: Bảng 1.1: Thông số, trọng lượng đóng góp wi của phương pháp NSF – WQI STT NSF Nhóm thông số Thông số lựa chọn Trọng số đóng góp Biến đổi nhiệt độ (∆T) 0,12 Tổng chất rắn (TS) 0,08 3. Độ đục 0,10 4. pH 0,08 Oxy hòa tan (DO) 0,17 6. Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5) 0,10 7. Ion Nitrat (NO3-) 0,10 8. Ion photphat (PO43-) 0,10 1. 2. 5. 9. Thông số vật lý Thông số hóa học Thông số sinh học Fecal coliform 0,15 Tổng wi 1,00 - Nhận xét: Đây là mô hình gốc được nghiên cứu và đề xuất bởi NSF. Tuy nhiên, các thông số và trọng số lựa chọn trong mô hình này dựa vào tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước của Mỹ và áp dụng thích hợp cho điều kiện nghiên cứu cũng như điều kiện tự nhiên và sông suối ở Mỹ và các vùng lân cận. Khi áp dụng các vùng lãnh thổ địa lý khác hoặc quốc gia khác thì cần được được điều chỉnh phù hợp với mục tiêu và yêu cầu về đặc điểm tự nhiên và xã hội của vùng được nghiên cứu. 1.2.2. Tại Việt Nam và vùng nghiên cứu Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số CLN như các WQI-2 và WQI-4 được sử dụng để đánh giá số liệu CLN trên sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ năm 2003 đến 2007. Một số nghiên cứu điển hình như sau: - Nghiên cứu của TS. Tôn Thất Lãng, sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu năm 2008 [9]. 7 TS. Tôn Thất Lãng đã nghiên cứu mô hình WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu với mô hình WQI gồm 6 thông số: pH, DO, BOD, COD, TSS, Coliform. Mô hình có ứng dụng phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ. Kết quả nghiên cứu cho thấy diễn biến chất lượng nước tại từng vùng, làm cơ sở phân vùng chất lượng nước. - Mô hình WQI đưa ra bởi PGS. TS Lê Trình [5]: Đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ Chí Minh” năm 2008 do PGS. TS Lê Trình làm chủ nhiệm là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về phân vùng chất lượng nước theo WQI. Đây là Mô hình NSF – WQI/HCM ứng dụng cho thành phố Hồ Chí Minh, trong đó cơ bản điều chỉnh 4 thông số trong bộ 9 thông số của NSF – WQI. Phương pháp, công thức tính và trọng số wi không thay đổi so với NSF – WQI, cụ thể được thể hiện trong bảng 1.2: Bảng 1.2: Thông số và trọng lượng đóng góp wi của phương pháp NSF – WQI/HCM STT NSF – WQI/HCM Nhóm thông số Thông số lựa chọn Trọng số đóng góp Biến đổi nhiệt độ (∆T) 0,12 SS + DS 0,08 3. Độ đục 0,10 4. pH 0,08 Oxy hòa tan (DO) 0,17 1. 2. 5. Thông số vật lý Thông số hóa học 6. Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5) 0,10 7. Tổng N 0,10 8. Tổng P 0,10 9. Thông số sinh học T. Coliform 0,15 Tổng wi 1,00 8 Nhận xét: Đây là mô hình thích hợp cho các thông số quan trắc phổ biến ở Việt Nam hiện nay vì Fecal được thay thế bằng tổng Coliform, NO3- được thay thế bằng TN, PO43- được thay thế bằng T-P. Tuy nhiên mô hình này chưa đánh giá được một cách tổng quát mức độ ô nhiễm của hệ thống sông suối ở Việt Nam hiện nay. Vì vậy, TS. Lê Trình và các cộng sự đã nghiên cứu một mô hình đánh giá chất lượng cải tiến HCM –WQI phù hợp hơn với điều kiện xả thải và mục tiêu đánh giá các sông suối thuộc lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn. - Gần đây nhất 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 1460/QĐ-TCMT ngày 12 tháng 11 năm 2019 với mục đích: 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 CLN; cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; nâng cao nhận thức về môi trường. Tổng quan các phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt cho thấy rằng phương pháp WQI là một công cụ tiềm năng trong đánh giá và phân loại chất lượng nước mặt. Hiện tại, khu vực nghiên cứu chưa có công trình nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Tràng Vinh dựa theo chỉ số WQI, mà chỉ có phương pháp đánh giá chất lượng nước sông Tràng Vinh theo phương pháp truyền thống – so sánh với Quy chuẩn Việt Nam trong các báo cáo hiện trạng tỉnh Quảng Ninh và một số doanh nghiệp trong trên địa bàn thành phố Móng Cái. Phương pháp đánh giá chất lượng nước thông qua chỉ số WQI đã khắc phục được các nhược điểm của phương pháp so sánh với quy chuẩn. Phương pháp WQI có khả năng phân loại mức độ ô nhiễm của nguồn nước trên thang điểm. - Ưu điểm của WQI trong đánh giá diễn biến chất lượng nước Việc sử dụng WQI có thể khắc phục được các hạn chế trong cách đánh giá nghiên cứu diễn biến CLN theo phương pháp truyền thống là áp dụng tiêu 9 chuẩn cho từng thông số riêng biệt. Từ các tài liệu tham khảo được về phương pháp nghiên cứu CLN bằng chỉ số WQI, đề tài tổng hợp và đánh giá về các ưu điểm và hạn chế của phương pháp này so với phương pháp truyền thống – đánh giá bằng quy chuẩn cho từng thông số riêng biệt theo bảng 1.3: Bảng 1.3: So sánh ưu điểm và hạn chế của phương pháp WQI và phương pháp đánh giá theo quy chuẩn truyền thống Phƣơng pháp đánh giá bằng quy chuẩn Phƣơng pháp đánh giá CLN bằng WQI Khó phân loại CLN cho một mục đích Cho phép phân loại CLN cho một mục cụ thể đích sử dụng nhất định Hạn chế trong việc biểu diễn CLN Cho phép so sánh CLN theo thời gian tổng quát, khó phân vùng và phân loại (theo tháng, năm, theo mùa, theo sự CLN sông, do đó khó khăn trong việc kiện…) và không gian (đoạn sông, so sánh CLN theo thời gian và không sông này với sông khác…) gian Khó khăn cho công tác theo dõi diễn Thuận lợi hơn trong việc theo dõi và biến CLN, đánh giá hiệu quả đầu tư để đánh giá diễn biến CLN để kịp thời có bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô những giải pháp quản lý thích hợp và nhiễm nước đánh giá thuận lợi cho việc đánh giá hiệu quả đầu tư Khó sử dụng phổ biến, chỉ các nhà nghiên cứu, nhà khoa học, giới chuyên môn mới hiểu, do đó khó thông tin cho cộng đồng và các cơ quan quản lý, nhà lãnh đạo để đưa ra các quyết định phù hợp về bảo vệ và khai thác nguồn nước Cho phép ước lượng hóa và có khả năng mô phỏng các tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần, trong đó đã tính đến mức độ đóng góp quan trọng của từng thông số, do đó đơn giản hóa và dễ hiểu; thuận lợi cho việc sử dụng phổ biến trong cộng đồng. 1.3. Tổng quan lƣu vực sông Tràng Vinh 1.3.1. Đặc điểm tự nhiên a) Vị trí địa lý Sông Tràng Vinh là hợp lưu của các nhánh suối theo địa hình tại đỉnh núi cao 713m; 546m; 866m. Sông Tràng Vinh thuộc địa xã Hải Sơn, thành phố Móng Cái. Dưới đây là sơ đồ thành phố Móng Cái thuộc tỉnh Quảng Ninh. 10