Tài liệu đánh giá chất lượng nước sông nhuệ đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố hà nội năm 2016 2017

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ CÚC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG NHUỆ - ĐÁY ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA PHẬN THÀNH PHỐ HÀ NỘI NĂM 2016 - 2017 Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số ngành: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS. ĐÀO THANH VÂN Thái Nguyên - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 12 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Cúc ii LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, khoa Khoa học Môi trường và thầy hướng dẫn PGS. Đào Thanh Vân, em đã tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội năm 2016 - 2017” Để hoàn thiện được luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Khoa học Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm và tận tình truyền đạt những những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn khoa học là PGS. Đào Thanh Vân đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn thạc sỹ này. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện, phòng thí nghiệm Viện Kỹ thuật và Công nghệ môi trường đã giúp đỡ tôi thực hiện phân tích mẫu nước trong các đợt quan trắc lấy mẫu. Trân trọng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã khích lệ tôi thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè những người quan tâm động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần lớn giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và làm Luận văn vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Cúc iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. vii DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. viii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1 2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................ 3 3. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................... 4 1.1.1. Cơ sở lý luận ........................................................................................... 4 1.1.2. Cơ sở pháp lý .......................................................................................... 6 1.2. Tổng quan nghiên cứu trên thế giới và trong nước .................................... 7 1.2.1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) ......................................... 7 1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới .................................................. 9 1.2.3. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam............................ 10 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 19 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ........................................... 19 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 19 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 19 2.2. Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài ..................................................... 19 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 19 2.2.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 19 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 19 iv 2.3.1 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội............................................................. 19 2.3.2 Phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội. ........................................................................ 21 2.3.3 Đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội ....................... 21 2.3.4. So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước theo phương pháp WQI và phương pháp tính giá trị trung bình .............................................................................................. 21 2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 21 2.4.1. Phương pháp thu thập và phân tích các tài liệu có liên quan ................ 21 2.4.2. Phương pháp lấy mẫu, phân tích ........................................................... 21 2.4.3. Các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước.............................. 24 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 29 3.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội............................................................. 29 3.1.1. Đánh giá các yếu tố có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội ............... 29 3.1.2. Đánh giá hiện trạng nước sông Nhuệ - Đáy vào mùa mưa đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội ...................................................... 35 3.1.3. Đánh giá hiện trạng nước sông Nhuệ - Đáy vào mùa khô đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội ...................................................... 39 3.2. Phân vùng chất lượng nước theo một số phương pháp tính toán và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước sông Nhuệ - Đáy ................... 44 3.2.1. Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính .......................................... 44 3.2.2. Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) ......................... 47 3.2.3. Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước, chất lượng nước các sông theo phân vùng sông Nhuệ Đáy ............................................................ 55 v 3.3. So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước theo phương pháp WQI và phương pháp tính giá trị trung bình .............................................................................................. 56 3.4. Đề xuất các giải pháp cải thiện và nâng cao chất lượng nước LV Sông ......... 59 3.4.1. Giải pháp cơ chế, chính sách................................................................. 59 3.4.2. Giải pháp tổ chức .................................................................................. 60 3.4.3. Giải pháp kỹ thuật ................................................................................. 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 62 1. Kết luận ....................................................................................................... 62 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 63 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 63 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD5 : Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường CLN : Chất lượng nước COD : Nhu cầu oxy hóa học DO : Oxy hòa tan LVS : Lưu vực sông NH4+ : Amoni NO2- : Nitrit NO3- : Nitrat PO43- : Photphat QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TCMT : Tổng cục môi trường TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TSS : Tổng chất rắn lơ lửng WQI : Chỉ số chất lượng nước WQISI : Chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Vị trí, tọa độ lấy mẫu trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội .................................................... 22 Bảng 2.2 . Bảng quy định các giá trị qi, BPi của từng thông số ...................... 26 Bảng 2.3: Bảng quy định các giá trị BPii và qi đối với DO% bão hòa ................. 27 Bảng 2.4.Bảng quy định các giá trị Bpi và qi đối với thông số pH ................. 27 Bảng 3.1: Các nguồn gây ô nhiễm chính và tác động đến môi trường ........... 29 Bảng 3.2: Các cơ sở công nghiệp trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy................. 31 Bảng 3.3: Tỷ lệ các nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy ..................................................................................... 31 Bảng 3.4: Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc chất lượng nước sông Nhuệ Đáy năm 2016 -2017 .................................................. 44 Bảng 3.5. Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước sông Nhuệ Đáy vào mùa khô đoạn chảy qua địa bàn TP. Hà Nội .................. 48 Bảng 3.6. Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa đoạn chảy qua địa bàn TP. Hà Nội ................. 49 Bảng 3.7. Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ Đáy vào mùa khô đoạn chảy qua địa bàn TP. Hà Nội ........ 51 Bảng 3.8. Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa đoạn chảy qua địa bàn TP. Hà Nội ....... 53 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Vị trí lấy mẫu trên LVS Nhuệ Đáy đoạn chảy qua Hà Nội ............ 23 Hình 3.1: Diễn biến nồng độ oxy hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa .................................... 36 Hình 3.2: Hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa ............................................................ 36 Hình 3.3: Hàm lượng BOD5 của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa ............................................................ 37 Hình 3.4: Hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa ............................................................ 37 Hình 3.5: Hàm lượng NH4+ của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa ............................................................ 38 Hình 3.6: Hàm lượng PO43- của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa ............................................................ 38 Hình 3.7: Giá trị Coliform của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa mưa ............................................................ 39 Hình 3.8: Nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô....................................................... 40 Hình 3.9: Hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô ............................................................. 40 Hình 3.10:Hàm lượng BOD5 của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô ............................................................. 41 Hình 3.11: Hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô ............................................................. 41 Hình 3.12: Hàm lượng NH4+ của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô ............................................................. 42 Hình 3.13: Hàm lượng PO43- của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô ............................................................. 43 ix Hình 3.14: Giá trị Coliform của lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua TP Hà Nội vào mùa khô ............................................................. 43 Hình 3.15: So sánh giá trị I tính theo cột A2 của Sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua địa phận TP Hà Nội vào mùa khô .......................................... 45 Hình 3.16: So sánh giá trị I tính theo cột B1 của Sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua địa phận TP Hà Nội vào mùa khô .......................................... 45 Hình 3.17: So sánh giá trị I tính theo cột A2 của Sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua địa phận TP Hà Nội vào mùa mưa ......................................... 46 Hình 3.18: So sánh giá trị I tính theo cột B1 của Sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua địa phận TP Hà Nội vào mùa mưa ................................ 46 Hình 3.19: Phân vùng chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận Hà Nội vào mùa khô ..................................... 52 Hình 3.20: Phân vùng chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận Hà Nội vào mùa mưa .................................... 54 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lưu vực sông Nhuệ - Đáy, có vị trí địa lý đặc biệt, có Thủ đô của cả nước, đa dạng và phong phú về tài nguyên và đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế của vùng đồng bằng sông Hồng. Lưu vực sông Nhuệ - Đáy nằm ở hữu ngạn sông Hồng trong phạm vi từ 20o00’ đến 21o20’ vĩ độ Bắc và từ 105o00’ đến 106o30’ kinh độ Đông, với tổng diện tích tự nhiên là 7.665 km2, bao gồm địa phận hành chính của các tỉnh sau: Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình. Giới hạn của lưu vực như sau: Phía Bắc và Đông Bắc được bao bởi đê sông Hồng từ ngã ba Trung Hà tới cửa Ba Lạt với tổng chiều dài khoảng 242 km. Phía Tây Bắc giáp sông Đà từ Ngòi Lát tới Trung Hà với chiều dài khoảng 33 km. Phía Tây và Tây Nam là đường phân lưu giữa lưu vực sông Hồng và lưu vực sông Mã bởi dãy núi Ba Vì, Cúc Phương - Tam Điệp, kết thúc tại núi Mai An Tiêm (nơi có sông Tống gặp sông Cầu Hội) và tiếp theo là sông Càn dài 10 km rồi đổ ra biển tại cửa Càn. Phía Đông và Đông Nam là biển Đông có chiều dài 95 km từ cửa Ba Lạt tới cửa Càn Sông Nhuệ bắt nguồn từ cống Liên Mạc (21o05’27” vĩ độ Bắc, 105o46’12” kinh độ Đông) lấy nước từ sông Hồng trên địa bàn huyện Từ Liêm (thành phố Hà Nội) và điểm kết thúc là cống Phủ Lý khi hợp lưu với sông Đáy gần thành phố Phủ Lý (20o32’42” vĩ độ Bắc, 105o54’32” kinh độ Đông). Sông Nhuệ lấy nước để tưới cho hệ thống thủy nông Đan Hoài với lưu lượng khoảng 30 m3/s, sông Nhuệ còn có nhiệm vụ tiêu nước cho thành phố Hà Nội, quận Hà Đông rồi sau đó chảy vào sông Đáy tại Thành phố Phủ Lý. Sông dài 74 km tính từ nguồn là cống Liên Mạc về đến cống Phủ Lý (Hà Nam), diện tích lưu vực khoảng 1.075 km2, chiếm 13,95% trong tổng diện tích lưu vực sông Nhuệ - Đáy. Trên địa bàn Hà Nội, sông có chiều dài 2 61,5 km. Độ rộng trung bình của sông là 30 - 40 m. Sông chảy ngoằn ngoèo theo hướng Bắc - Nam ở thượng nguồn và theo hướng Đông Bắc - Tây Nam ở hạ và trung lưu. Lưu vực được giới hạn phía Đông Bắc giáp lưu vực sông Hồng, phía Tây giáp lưu vực sông Đáy, phía Nam giáp lưu vực sông Châu Giang Sông Đáy là một chi lưu nằm bên hữu ngạn của sông Hồng (từ 20o33’ đến 21o19’ vĩ độ Bắc và 105o17’ đến 105o50’ kinh độ Đông), chiều dài sông chính khoảng 247 km (tính từ cửa Hát Môn đến cửa Đáy trước khi đổ ra biển Đông), diện tích lưu vực khoảng 6.595 km2. Lưu vực giới hạn phía Bắc được bao bởi đê sông Hồng, phía Đông giáp sông Nhuệ, phía Tây giáp tỉnh Hòa Bình, phía Nam giáp tỉnh Hà Nam Nhằm góp phần ngăn chặn nguy cơ ô nhiễm về nguồn nước cũng như từng bước khắc phục, cải thiện và bảo vệ nguồn nước mặt lưu vực sông Nhuệ - Đáy, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu để xây dựng công cụ quản lý thống nhất và tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ Đáy. Chỉ số chất lượng nước và phân vùng chất lượng nước là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục đích quy hoạch sử dụng hợp lý nguồn nước mặt và xây dựng định hướng kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước, từ đó, xây dựng các biện pháp để kiểm soát ô nhiễm môi trường nước tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách. Đánh giá chất lượng nước cung cấp các thông tin về hiện trạng và diễn biến môi trường trên địa bàn, nguyên nhân gây ô nhiễm và các tác động của chúng đến sức khỏe con người, hệ sinh thái và kinh tế xã hội. Từ đó xác định các mục tiêu, đề xuất các giải pháp thực hiện một cách có hiệu quả công tác bảo vệ môi trường, đảm bảo thực hiện chủ trương phát triển kinh tế xã hội bền vững trên địa bàn huyện. Hướng đến mục tiêu phát triển bền vững, phát triển kinh tế xã hội gắn liền với bảo vệ môi trường việc thực hiện đề tài: “Đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội năm 2016 - 2017” là có cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn sâu sắc. 3 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội để phân vùng chất lượng nước theo từng mục đích sử dụng nước và đề xuất các giải pháp cải thiện và nâng cao chất lượng nước lưu vực số Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội 2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội. - Phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội. - Đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ Đáy đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1. Ý nghĩa thực tế - Giúp các cơ quan quản lý Nhà nước về môi trường quản lý sông Nhuệ - Đáy tốt hơn, đưa ra được các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ - Đáy. - Góp phần đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy, chỉ ra được những vị trí ô nhiễm. 3.2. Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học - Tác giả đã vận dụng và phát huy các kiến thức đã học trong Nhà trường vào thực tế. - Kết quả của đề tài là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng nước sông Nhuệ Đáy. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 1.1.1. Cơ sở lý luận Theo Luật Bảo vệ môi trường (Quốc hội, 2014). [15] thì: - 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. - Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường gồm đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật và các hình thái vật chất khác. - Hoạt động bảo vệ môi trường là hoạt động giữ gìn, phòng ngừa, hạn chế các tác động xấu đến môi trường; ứng phó sự cố môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái, cải thiện, phục hồi môi trường; khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên nhằm giữ môi trường trong lành. - 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. - Quy chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để bảo vệ môi trường. - Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu 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. - Sức khỏe môi trường là trạng thái của những yếu tố vật chất tạo thành môi trường có tác động đến sức khỏe và bệnh tật của con người. 5 - 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. - 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. - Sự cố môi trường là sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng. Theo Luật Tài nguyên nước (Quốc hội, 2012) thì: - Chất gây ô nhiễm là các chất hóa học, các yếu tố vật lý và sinh học khi xuất hiện trong môi trường cao hơn ngưỡng cho phép làm cho môi trường bị ô nhiễm. - Chất thải là vật chất được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác. - Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có thể tiếp nhận thêm một lượng nước thải mà vẫn bảo đảm chất lượng nguồn nước cho mục đích sử dụng theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam hoặc tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật nước ngoài được cơ quan nhà nước có thẩm quyền cho phép áp dụng. - Bảo vệ môi trường: gồm các hoạt động bảo vệ cho một môi trường xanh, sạch, đẹp, nâng cao chất lượng môi trường, đảm bảo cân bằng sinh thái, ngăn chặn và giải quyết được các tác động của con người và tự nhiên đến môi trường, khai thác và sử dụng hợp lý, một cách có kinh tế nguồn tài nguyên thiên nhiên. [15] - Khái niệm quản lý môi trường: Quản lý môi trường là tổng hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách, kinh tế, kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế, xã hội quốc gia. - Chỉ số môi trường: là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tích hợp hay nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là 6 chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó. Chỉ số môi trường truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môi trường cho người ra quyết định không phải là chuyên gia và cho công chúng. - DO: là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thể, thuỷ sinh, côn trùng v.v...) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. - BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá): là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ. - COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật. 1.1.2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ môi trường 2014 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 23/06/2014 và có hiệu lực ngày 01/01/2015; - Luật Tài nguyên nước 2012 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21 tháng 06 năm 2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013; - Nghị định 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ về việc quy định chi tiết thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường; - Nghị định 18/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ quy định về quy hoạch bảo vệ môi trường, đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường; - Nghị định số 38/2015/NĐ-CP ngày 24/4/2015 của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu; - Nghị định số 03/2015/NĐ-CP ngày 06/01/2015 của Chính phủ quy định về xác định thiệt hại đối với môi trường; 7 - Nghị định số 154/2016/NĐ-CP ngày 16/11/2016 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải; - Nghị định số 174/2007/NĐ-CP ngày 29/11/2007 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với chất thải rắn; - Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày 18/11/2016 của Chính Phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường; - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của luật tài nguyên nước; - Thông tư số số 27/2014/TT-BTNMT ngày 30/05/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định việc đăng ký khai thác nước dưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước và có hiệu lực 15/07/2014; - Thông tư 02/2009/TT - BTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2009 về Quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước; - Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về quản lý chất thải nguy hại; - QCVN 08-MT:2015/ BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. - QCVN 09-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ngầm - 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. 1.2. Tổng quan nghiên cứu trên thế giới và trong nước 1.2.1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp được tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công 8 thức toán học. WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thang điểm. [14] Trước đây, ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới để đánh giá chất lượng nước (CLN), mức độ ô nhiễm nước sông, kênh, rạch, ao, hồ, đầm…người ta thường dựa vào việc phân tích các thông số CLN riêng biệt, sau đó so sánh giá trị từng thông số đó với giá trị giới hạn được qui định trong các tiêu chuẩn/qui chuẩn trong nước hoặc quốc tế. Tuy nhiên, cách làm này có rất nhiều các hạn chế như sau: - Khi đánh giá qua từng thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của con sông (hay đoạn sông), do vậy khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sông khác, CLN thời điểm này với thời điểm khác (theo tháng, theo mùa), CLN quá khứ, hiện tại và tương lai…Vì thế, sẽ gây khó khăn cho công tác theo dõi, giám sát diễn biến CLN, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước… - Khi đánh giá chất lượng nước qua các thông số riêng biệt, khi đó có thể có thông số đạt, thông số vượt, điều đó chỉ nói lên CLN đối với từng thông số đối riêng biệt. Do đó, chỉ các nhà khoa học hoặc các nhà chuyên môn mới hiểu được. Vì vậy, khó thông tin về tình hình CLN cho cộng đồng dân chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp về bảo vệ, khai thác nguồn nước… Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho phép lượng hoá được CLN, có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hoá - lý - sinh trong nguồn nước. Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI). * Mục đích của việc áp dụng WQI là: - 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; 9 - Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; - Nâng cao nhận thức về môi trường. * Các nguyên tắc xây dựng chỉ số WQI bao gồm: - Bảo đảm tính phù hợp; - Bảo đảm tính chính xác; - Bảo đảm tính nhất quán. - Bảo đảm tính liên tục; - Bảo đảm tính sẵn có; - Bảo đảm tính có thể so sánh. * 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 (WQISI); - Bước 3: Tính toán WQI; - Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước. 1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều các nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI: - Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng - Hoa Kỳ: WQI 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) - sau đây gọi tắt là WQI-NSF. - 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. 10 - 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. 1.2.3. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam Tại Việt Nam WQI có một số nghiên cứu điển hình về WQI như sau: - Mô hình WQI do TS Tôn Thất Lãng áp dụng tại sông Đồng Nai.[11] - 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 TP.HCM” của PGS.TS Lê Trình và ThS Nguyễn Thế Lộc (2008). Đề tài xây dựng chỉ số chất lượng nước theo phương pháp Delphi và sử dụng 10 thông số để đánh giá chất lượng nước mặt tổng thể của sông rạch thuộc địa phận Tp.HCM dựa vào việc cải tiến mô hình NSF-WQI của Hoa Kỳ cho phù hợp với khu vực Tp.HCM. - Nghiên cứu của TS Phạm Thị Minh Hạnh về cách tiếp cận cải tiến từ WQI - NSF. - Phương pháp WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mê Kông: tính toán tổng hợp. a. Mô hình WQI đưa ra bởi TS Tôn Thất Lãng áp dụng cho sông Đồng Nai [11] a.1, Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi Các thông sô được lựa chọn để tính WQI cho sông Đồng Nai: - BOD, Tổng N - DO - SS - pH - Coliform a.2, Tính toán chỉ số phụ: phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ 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