Tài liệu Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước (wqi) phục vụ công tác quản lý chất lượng nước soogn kiến giang tỉnh quảng bình

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH BỘ MÔN SINH HỌC – MÔI TRƢỜNG TRẦN THỊ THU THẢO NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI) PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG KIẾN GIANG TỈNH QUẢNG BÌNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH, 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH BỘ MÔN SINH HỌC – MÔI TRƢỜNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI) PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG KIẾN GIANG TỈNH QUẢNG BÌNH Họ tên sinh viên: Trần Thị Thu Thảo Mã số sinh viên: DQB0130076 Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trƣờng Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Hoàng Anh Vũ QUẢNG BÌNH, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học của Th.S Hoàng Anh Vũ. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực và chƣa hề đƣợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện và hoàn thành báo cáo này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng. Sinh viên Trần Thị Thu Thảo Xác nhận của giảng viên hƣớng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) Th.S Hoàng Anh Vũ Lôøi Caûm Ôn Ñeå hoaøn thaønh khoùa luaän naøy, em xin baøy toû loøng bieát ôn chaân thaønh vaø saâu saéc tôùi quyù Thaày, Coâ trong khoa Noâng – Laâm-Ngö, Tröôøng Ñaïi Hoïc Quaûng Bình ñaõ taän tình truyeàn ñaït kieán thöùc trong nhöõng naêm em hoïc taäp. Vôùi voán kieán thöùc ñöôïc tieáp thu trong quaù trình hoïc khoâng chæ laø neàn taûng cho quaù trình nghieân cöùu khoùa luaän maø coøn laø haønh trang quyù baùu ñeå em böôùc vaøo ñôøi moät caùch vöõng chaéc vaø töï tin. Ñaëc bieät em xin toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán Thaày giaùo höôùng daãn ThS. Hoaøng Anh Vuõ ñaõ taän tình chu ñaùo höôùng daãn em thöïc hieän khoùa luaän naøy. Xin göûi tôùi, Chi cuïc Baûo veä moâi tröôøng - Sôû Taøi ngueân vaø Moâi tröôøng tænh Quaûng Bình lôøi caûm ôn saâu saéc vì ñaõ taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi giuùp em thu thaäp soá lieäu cuõng nhö nhöõng taøi lieäu caàn thieát lieân quan ñeán ñeà taøi khoùa luaän. Maëc duø ñaõ coù nhieàu coá gaéng thöïc hieän ñeà taøi moät caùch hoaøn chænh nhaát, song khoâng theå traùnh khoûi sai soùt. Em raát mong ñöôïc söï goùp yù cuûa quyù thaày coâ ñeå khoùa luaän ñöôïc hoaøn chænh hôn. Em xin chaân thaønh caûm ôn! Ñoàng Hôùi, thaùng 6 naêm 2017 Sinh vieân thöïc hieän Traàn Thò Thu Thaûo MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU PHẦN 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1 1.1. Cơ sở lựa chọn đề tài ...................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2 1.2.1. Mục tiêu chung ............................................................................................ 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................ 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 3 2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ................................................................. 3 2.1.1. Khái quát về lƣu vực sông Kiến Giang ....................................................... 3 2.1.2. Vai trò của sông Kiến Giang ....................................................................... 3 2.2. Lịch sử nghiên cứu và sử dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI........................ 5 2.2.1.Tình hình nghiên cứu và áp dụng WQI trên thế giới ................................... 5 2.2.2. Sơ lƣợc về tình hình nghiên cứu WQI ở Việt Nam .................................... 7 2.3. Tổng quan về chỉ số chất lƣợng nƣớc nƣớc (WQI) ....................................... 8 2.3.1. Khái niệm về WQI ...................................................................................... 8 2.3.2. Quy trình xây dựng WQI ............................................................................ 9 2.3.3. Ƣu điểm và hạn chế của WQI ................................................................... 10 2.3.4. Phân loại WQI ........................................................................................... 11 2.4. Một số mô hình WQI phổ biến thƣờng đƣợc sử dụng ................................. 11 PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 13 3.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 13 3.2. Nội dung nghiên cứu: ................................................................................... 15 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 15 3.3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết ........................................................... 15 3.3.2. Phƣơng pháp thu thập các tài liệu có liên quan ........................................ 16 3.3.3. Phƣơng pháp khảo sát thực địa ................................................................. 16 3.3.4. Phƣơng pháp tham khảo ý kiến chuyên gia .............................................. 16 3.3.5. Phƣơng pháp tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI................................ 16 3.3.6. Phƣơng pháp đánh giá và phân loại chất lƣợng nƣớc ............................... 19 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 20 4.1. Kết quả khảo sát và tính toán WQI cho sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình ............................................................................................................................. 20 4.1.1. Các yếu tố cơ bản ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình.......................................................................................................... 20 4.1.2. Tình hình quản lý môi trƣờng nƣớc sông Kiến Giang tỉnh Quảng Bình . 22 4.1.3. Kết quả tính toán WQI .............................................................................. 24 4.1.3.1. Kết quả tính toán WQI thông số ............................................................ 24 4.2. Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lƣợng nƣớc sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình.......................................................................................................... 34 4.2.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Kiến Giang năm 2016 ......................... 34 4.2.2. Đánh giá diễn biến chất lƣợng nƣớc sông iến Giang năm 2016 ............ 35 4.2.3. Đánh giá diễn biến chất lƣợng nƣớc sông iến Giang trong giai đoạn từ năm 2012 - 2016 .................................................................................................. 35 4.3. Đề xuất một số giải pháp quản lý chất lƣợng nƣớc sông Kiến Giang ......... 36 4.3.1. Giải pháp pháp lý ...................................................................................... 36 4.3.2. Giải pháp kỹ thuật ..................................................................................... 37 4.3.3. Các giải pháp khác .................................................................................... 39 PHẦN 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .................................................................. 40 5.1. Kết luận ........................................................................................................ 40 5.2. Kiến nghị ...................................................................................................... 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 42 PHỤ LỤC DẠNH MỤC TỪ VIẾT TẮT TSS: hàm lƣợng chất rắn lơ lửng BOD5: Nhu cầu oxi sinh hóa COD: Nhu cầu oxi hóa học DO: Hàm lƣợng oxi hòa tan DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1: Các vị trí quan trắc trên sông Kiến Giang .................................... 14 Hình 3.2: Cầu Mỹ Trạch ............................................................................... 14 Hình 3.3: Đập An Lạc ................................................................................... 15 Hình 3.4: Đập Mỹ Trung .............................................................................. 15 Hình 4.1: Rác thải đổ ra hai bên bờ sông ..................................................... 21 Hình 4.2: Hoạt động tắm giặt của ngƣời dân trên sông ................................ 21 Hình 4.3: Nƣớc thải từ chợ Tréo đổ ra sông Kiến Giang ............................. 21 Hình 4.4: Chợ Hôm ...................................................................................... 21 Hình 4.5: Khai thác cát trên sông ................................................................. 22 Hình 4.6: Hoạt động nông nghiệp ven sông ................................................. 22 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.2: Danh sách các công trình cấp nƣớc ...................................................... 4 Bảng 2.1: Một số mô hình WQI trên thế giới ....................................................... 6 Bảng 3.1: Các vị trí quan trắc.............................................................................. 13 Bảng 3.2: Bảng quy định các giá trị qi, BPi ........................................................ 17 Bảng 3.3: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ...................... 18 Bảng 3.4: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH.................... 18 Bảng 3.5: Bảng đánh giá chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) .................................... 19 Bảng 4.1: Kết quả tính toán WQI thông số cho vị trí cầu Mỹ Trạch năm 2012 . 25 Bảng 4.2: Kết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập An Lạc năm 2012 .... 26 Bảng 4.3: Kết quả tính toán WQI thông số cho vị trí cầu Mỹ Trạch năm 2013 . 26 Bảng 4.4: Kết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập An Lạc năm 2013 .... 27 Bảng 4.5: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí cầu Mỹ Trạch năm 2014 . 27 Bảng 4.6: Kết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập An Lạc năm 2014 .... 28 Bảng 4.7: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí cầu Mỹ Trạch năm 2015 . 28 Bảng 4.8: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập An Lạc năm 2015 .... 29 Bảng 4.9: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập Mỹ Trung năm 2015 29 Bảng 4.10: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí cầu Mỹ Trạch năm 2016 ............................................................................................................................. 30 Bảng 4.11: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập An Lạc năm 2016 .. 30 Bảng 4.12: ết quả tính toán WQI thông số cho vị trí đập Mỹ Trung năm 2016 ............................................................................................................................. 31 Bảng 4.13: Kết quả tính toán chỉ số WQI năm 2012 .......................................... 32 Bảng 4.14: Kết quả tính toán chỉ số WQI năm 2013 .......................................... 32 Bảng 4.15: Kết quả tính toán chỉ số WQI năm 2014 .......................................... 33 Bảng 4.16: Kết quả tính toán chỉ số WQI năm 2015 .......................................... 33 Bảng 4.17: Kết quả tính toán chỉ số WQI năm 2016 .......................................... 34 PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. Cơ sở lựa chọn đề tài Nƣớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhƣng không phải vô tận, mặc dù nƣớc chiếm khoảng 3/4 bề mặt trái đất nhƣng lƣợng nƣớc có thể dùng cho sinh hoạt và tƣới tiêu rất ít, chỉ khoảng 1%. Việc đáp ứng nhu cầu về nƣớc đảm bảo cả về chất lƣợng và trữ lƣợng là một điều kiện tiên quyết để phát triển bền vững, quyết định sự thành công trong các chiến lƣợc, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng và an ninh quốc gia. Dân số ngày càng tăng nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với lợi nhuận cao, con ngƣời không quan tâm tới các tác động môi trƣờng làm nguồn tài nguyên này đang phải đối mặt với nguy cơ cạn kiệt và tình trạng ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng. Chính vì vậy việc đánh giá chất lƣợng nƣớc là rất cần thiết. Ở Việt Nam hiện nay, có nhiều cách để đánh giá chất lƣợng nƣớc. Trong đó, phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến là so sánh các thông số chất lƣợng nƣớc với giá trị giới hạn của nó đƣợc quy định trong tiêu chuẩn, quy chuẩn. Tuy nhiên, cách làm này còn một số hạn chế nhƣ khó phân loại chất lƣợng nƣớc cho một mục đích sử dụng nào đó, khi đánh giá nhiều thông số riêng biệt sẽ không thể nói đến diễn biến chất lƣợng nƣớc tổng quát của một con sông,… Mặt khác, các báo cáo đánh giá chất lƣợng nƣớc thƣờng bao gồm các tóm tắt thống kê phức tạp, dạng thông tin nhƣ vậy chỉ có ý nghĩa đối với các nhà chuyên môn nhƣng có thể không có ý nghĩa, khó phổ biến thông tin về chất lƣợng nƣớc cho cộng đồng và các cơ quan quản lý Nhà nƣớc. Do đó, việc sử dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc (Water Quality Index - WQI) trong công tác đánh giá chất lƣợng nƣớc là công cụ hữu hiệu để khắc phục những khó khăn trên. WQI có khả năng tập hợp một lƣợng lớn các số liệu về chất lƣợng nƣớc, đơn giản hóa các số liệu để cung cấp các thông tin dễ hiểu, dễ sử dụng cho các cơ quan quản lý và công chúng. Sông Kiến Giang là một trong hai phụ lƣu lớn của sông Nhật Lệ, chảy qua huyện Lệ Thủy và huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình. Lƣu vực sông đang đƣợc dùng để cấp nƣớc cho sinh hoạt và sản xuất của dân cƣ địa phƣơng, góp phần phát triển kinh tế của khu vực cũng nhƣ của tỉnh. Do đó việc đánh giá chất lƣợng nƣớc sông nhƣ thế nào và có thể đáp ứng đƣợc cho các nhu cầu dùng nƣớc không đang là vấn đề cấp thiết. Chính vì vậy tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) phục vụ công tác quản lý chất lượng nước sông Kiến Giang tỉnh Quảng Bình”. 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1. Mục tiêu chung Đề tài đƣợc thực hiện nhằm áp dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) để phục vụ cho công tác quản lý chất lƣợng nƣớc sông Kiến Giang tỉnh Quảng Bình. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể Áp dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI để đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc năm 2016 và diễn biến chất lƣợng nƣớc sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình trong giai đoạn 2012 - 2016. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 2.1.1. Khái quát về lưu vực sông Kiến Giang Lƣu vực sông Kiến Giang nằm ở phía Đông dãy Trƣờng Sơn, giới hạn từ 17 01' đến 17o25' vĩ độ Bắc. Phía Bắc và phía Tây giáp lƣu vực sông Long Đại (hay Đại Giang), phía Nam giáp sông Sa Lung (tỉnh Quảng Trị) và phía Đông giáp Biển Đông. o Sông Kiến Giang có độ dốc nhỏ, diện tích lƣu vực 1.052 km2, chiều dài khoảng 100 km, lòng sông nơi rộng nhất gần 300m, nơi hẹp nhất 30 m. Sông Kiến Giang là hợp lƣu của nhiều nguồn sông suối phát nguyên từ vùng núi phía Tây Nam huyện Lệ Thủy đổ về Luật Sơn (xã Trƣờng Thủy, huyện Lệ Thủy) chảy theo hƣớng Nam - Bắc. Từ đây, sông chảy theo hƣớng Tây Nam - Đông Bắc, về đến ngã ba Thƣợng Phong, sông chảy theo hƣớng Đông Nam Tây Bắc, đến đoạn ngã ba Phú Thọ (xã An Thủy, huyện Lệ Thủy) sông đón nhận thêm nƣớc của sông Cẩm Ly (chảy từ hƣớng Tây đổ về), tiếp tục chảy theo hƣớng trên, băng qua cánh đồng trũng huyện Lệ Thủy (đoạn này sông rất hẹp) sắp hết đoạn đồng trũng huyện Lệ Thủy để vào địa phận huyện Quảng Ninh, sông đƣợc mở rộng và chảy băng qua phá Hạc Hải (có chiều dài gần 2km) về đến xã Duy Ninh (Quảng Ninh), sông tiếp tục chảy ngƣợc về hƣớng Tây đến ngã ba Trần Xá thì hợp lƣu với sông Long Đại đổ nƣớc vào sông Nhật Lệ, cuối cùng theo sông Nhật Lệ đổ ra Biển Đông qua cửa biển Nhật Lệ. [11] 2.1.2. Vai trò của sông Kiến Giang Sông Kiến Giang chảy qua nhiều làng xã của huyện và thị trấn Kiến Giang, có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế, xã hội và văn hóa của huyện Lệ Thủy thể hiện qua các mặt sau: - Cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất: Hiện nay, trên địa bàn huyện Lệ Thủy có 05 công trình cấp nƣớc đang hoạt động khai thác nƣớc từ sông Kiến Giang với công suất lớn nhất khoảng 1.000 m3/ngày đêm. Các công trình cấp nƣớc này lấy nƣớc thô từ nguồn nƣớc sông Kiến Giang và cấp nƣớc sinh hoạt cho các hộ dân tại thị trấn và các xã lân cận. Sự hoạt động của công trình cấp nƣớc nói trên đã giải quyết đƣợc cơ bản nhu cầu nƣớc sạch cho sinh hoạt và sản xuất của thị trấn Kiến Giang và các xã 3 lân cận, góp phần nâng cao chất lƣợng cuộc sống ngƣời dân, thúc đẩy phát triển kinh tế địa phƣơng. Bảng 2.2: Danh sách các công trình cấp nước[13] TT Tên công trình Xã 1 Công trình nƣớc sạch Lộc Thủy Lộc Thủy 2 Công trình nƣớc sạch Phong Thủy 3 Công trình nƣớc sạch Liên Thủy Liên Thủy 4 Công trình nƣớc sạch Mai Thủy Mai Thủy 5 Công trình nƣớc sạch Mỹ Thủy Mỹ Thủy Phong Thủy - Cung cấp nước cho hoạt động sản xuất nông nghiệp: Là một huyện có thế mạnh về trồng trọt và chăn nuôi, Lệ Thủy luôn phát huy thế mạnh của mình trong những năm vừa qua. Mặc dù hiện nay, việc sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, ngành nghề nông thôn tiếp tục đƣợc duy trì, phát triển và đã có những thành tựu đáng kể nhƣng ngành nông nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội của huyện. Với nguồn nƣớc luôn dồi dào, sông Kiến Giang đã cung cấp nƣớc tƣới cho sản xuất nông nghệp, góp phần mang lại mùa vụ bội thu cho ngƣời nông dân. Hiện nay, tổng diện tích trồng lúa của huyện là 19.608 ha. Các loại cây trồng khác đều cho năng suất, sản lƣợng năm sau luôn cao hơn so với năm trƣớc. [11][12] - Cung cấp nguồn thủy sản và phát triển kinh tế nuôi trồng thủy sản: Với nguồn thủy sản rất đa dạng và phong phú nhƣ rạm, chình, lệch...và khoảng hơn 169 loài cá có mặt ở vùng hạ lƣu sông cũng nhƣ nhiều loài động thực vật khác thì hàng năm sản lƣợng đánh bắt thủy sản trên sông Kiến Giang tƣơng đối lớn. Bên cạnh đó, với kinh nghiệm trong hoạt động nuôi trồng thủy sản, ngƣời dân đã tiến hành nuôi trồng nhiều loại với năng suất cao. [11] [12] - Cung cấp nguồn khoáng sản: Theo kết quả điều tra khảo sát, dọc theo sông Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình có nhiều điểm khai thác cát ven sông. Trữ lƣợng cát tại sông Kiến Giang tƣơng đối nhiều, cung cấp vật liệu cho các hoạt động xây dựng trên địa bàn và tạo công ăn việc làm cho ngƣời dân địa phƣơng nơi đây. [12] 4 - Tăng khả năng điều hòa vi khí hậu, tạo cảnh quan môi trường, là nơi lưu giữ và phát huy truyền thống văn hóa của người dân địa phương: Sông Kiến Giang đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa vi khí hậu khu vực và các hệ sinh thái ven sông, góp phần duy trì đa dạng sinh học trong vùng. Đây là nơi cƣ trú cho nhiều loài sinh vật, còn là nơi cung cấp mối liên kết giữa hệ sinh thái thủy sinh với hệ sinh thái vùng cao... Các loài thực vật ven sông đã tạo nên đƣợc vành đai lớn hạn chế xói lở ven sông, góp phần trong việc quyết định lƣu lƣợng, điều chỉnh dòng chảy cũng nhƣ nhiệt độ sông. Bên cạnh đó, dòng sông iến Giang còn là nơi lƣu giữ và phát huy truyền thống văn hóa tốt đẹp của ngƣời dân nơi đây. Dòng sông iến Giang đã trở thành đƣờng đua cho những con thuyền trong ngày hội đua truyền thống của ngƣời dân huyện Lệ Thủy. Hội đua thuyền mừng ngày tết độc lập dân tộc trở thành nét đẹp văn hóa thể thao, truyền thống đáng trân trọng, giữ gìn và phát triển. 2.2. Lịch sử nghiên cứu và sử dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI 2.2.1.Tình hình nghiên cứu và áp dụng WQI trên thế giới Mô hình WQI đƣợc đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 - 1970 và đang đƣợc áp dụng rộng rãi ở nhiều bang. Hiện nay nhiều mô hình WQI đã đƣợc triển khai nghiên cứu áp dụng ở nhiều quốc gia nhƣ: Ấn Độ, Canada, Chi Lê, Anh, Wales, Đài Loan, Úc, Malaixia, WQI đƣợc xem là một công cụ hữu hiệu đối với các nhà quản lý môi trƣờng trong giám sát chất lƣợng nƣớc, quản lý nguồn nƣớc, đánh giá hiệu quả bảo vệ môi trƣờng, kiểm soát ô nhiễm nƣớc, cung cấp thông tin ô nhiễm nƣớc cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách... Với WQI, dễ áp dụng tin học để quản lý chất lƣợng nƣớc và bản đồ hóa chất lƣợng nƣớc (chẳng hạn, màu hóa chất lƣợng nƣớc theo các thang điểm xác định). Hiện nay có 3 xu hƣớng sử dụng WQI trong quản lý chất lƣợng nƣớc: (1) Áp dụng một mô hình WQI có sẵn của một quốc gia hoặc một địa phƣơng vào quốc gia hặc địa phƣơng mình. (2) Áp dụng có cải tiến (hay điều chỉnh) một mô hình có sẵn của một quốc gia hoặc một địa phƣơng vào quốc gia hặc địa phƣơng mình. (3) Xây dựng cho quốc gia hoặc địa phƣơng mình một mô hình WQI riêng 5 Các nƣớc phát triển thƣờng theo xu hƣớng thứ ba - xu hƣớng đòi hỏi sự tốn kém nhiều công sức, thời gian và chi phí. Ở các nƣớc đang phát triển thƣờng theo xu hƣớng thứ nhất và xu hƣớng thứ hai - xu hƣớng ít tốn kém về công sức, thời gian và chi phí. [1] [2] Năm 2014, Nelson Fernández, Alberto Ramíres, Fredy Solano đã thống kê một số mô hình WQI trên thế giới nhƣ nêu ở bảng 2.1: Bảng 2.1: Một số mô hình WQI trên thế giới [2] Chỉ số Số thông số lựa chọn Cách thức xác định chỉ số phụ Chỉ số ô nhiễm vi khuẩn (BPI) 1 Biểu đồ Công thức tập hợp tính WQI Đọc trực tiếp Chỉ số hoạt động đáy Bảng Trung bình phần trăm Anh – Columbia Công thức Tổng bình phƣơng điều hòa Dalmatia 9 Công thức Tỉ lệ thức của tổng có tính đến trọng lƣợng đóng góp Dinius (1987) 12 Hàm Trung bình nhân có tính đến trọng lƣợng Greensboro 9 Biểu đồ Trung bình nhân có tính đến trọng lƣợng Idaho 5 Hàm Tỷ lệ thức logarit Chỉ số công nghiệp (ôn nhiễm IPI) 5 - 14 Biểu đồ Trung bình nhân có tính đến trọng lƣợng đóng góp Malaixia 6 Hàm Trung bình có tính đến trọng lƣợng đóng góp Montoya 17 Hàm Trung bình có tính đến trọng lƣợng đóng góp Chỉ số ô nhiễm dinh 9 Biểu đồ Trung bình có tính đến 6 dƣỡng (NPI) trọng lƣợng đóng góp NSF 9 Biểu đồ Trung bình nhân có tính đến trọng lƣợng đóng góp Chỉ số ô nhiễm hữu cơ (OPI) 5 Biểu đồ Trung bình có tính đến trọng lƣợng đóng góp Oregon (OWQI) 8 Hàm Trung bình phƣơng điều hòa, không tính trọng ƣợng đóng góp Chỉ số nhiễm thuốc trừ sâu (PPI) 2-7 Biểu đồ Trung bình có tính đến trọng lƣợng đóng góp Prati 8 - 13 Công thức Trung bình, không tính đến trọng lƣợng đóng góp Chỉ số hô hấp 2-3 Biểu đồ Đọc trực tiếp Washington 8 Hàm Hàm bậc hai 2.2.2. Sơ lược về tình hình nghiên cứu WQI ở Việt Nam Ở Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất áp dụng bộ chỉ số chất lƣợng nƣớc. Lần đầu tiên phƣơng pháp phân loại chất lƣợng nƣớc theo các thông số chọn lọc đã đƣợc Lê Trình đề xuất trong đề tài “Nghiên cứu xây dựng tập Atlas môi trường thành phố Hồ Chí Minh (1990 - 1991)”. Phƣơng pháp phân loại chất lƣợng nƣớc này đã đƣợc tác giả cải tiến và áp dụng cho toàn lƣu vực Đồng Nai - Sài Gòn (1996, 1998, 2004) trong nhiều đề tài cấp Nhà nƣớc. Tập atlas về phân vùng chất lƣợng nƣớc khái quát cho lƣu vực Đồng Nai - Sài Gòn cũng đã đƣợc xây dựng (1998), theo đó chất lƣợng nƣớc trong toàn lƣu vực đƣợc chia thành 5 loại. Phân bố các loại nƣớc đã đƣợc thực hiện trên bản đồ. Tuy nhiên, do số điểm quan trắc mỏng, tần suất thấp nên việc phân vùng chất lƣợng nƣớc toàn lƣu vực và hệ thống phân loại chất lƣợng nƣớc còn sơ lƣợc. [9] Trong đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt trên cơ sở chỉ số chất lượng nước (WQI) ở một số vùng trọng điểm của tỉnh Quảng Trị phục vụ quản lý nguồn nước và phát triển bền vững”, Nguyễn Văn Hợp đã xây dựng đƣợc bản đồ và cơ sở dữ liệu GIS về chất lƣợng nƣớc các sông chính trên 7 địa bàn tỉnh Quảng Trị (sông Thạch Hãn, sông Hiếu, sông Vĩnh Phƣớc, sông Bến Hải và sông Sa Lung) trong 2 năm (2004 - 2005). Đã nghiên cứu áp dụng mô hình Chỉ số Chất lƣợng nƣớc (WQI) của Bhargava (1988) để phân loại, phân vùng chất lƣợng nƣớc các sông cho các mục đích sử dụng khác nhau. Từ đó, xây dựng chƣơng trình quan trắc chất lƣợng nƣớc cho các năm tiếp theo. [3] Trong đề tài khoa học công nghệ của thành phố Hà Nội “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước các sông, hồ, trên địa bàn thành phố Hà Nội theo mô hình chỉ số chất lượng nước WQI” đƣợc sở Khoa học công nghệ - Hà Nội, Viện Môi trƣờng phát triển bền vững chủ trì và PGS.TS. Lê Trình làm chủ nhiệm thực hiện 2008 - 2009. Đề tài đã khảo sát phân tích bổ sung mức độ ô nhiễm các sông hồ tại 50 điểm, kết hợp đo đạc diễn biến chất lƣợng nƣớc theo chiều dài các dòng sông với trên 30km vào 2 thời điểm, mùa mƣa 2008 và mùa khô 2009. [10] Trên địa bàn tỉnh Quảng Bình, đã có những nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc để đánh giá chất lƣợng nƣớc sông nhƣ đề tài “Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) phục vụ quản lý môi trường nước sông Dinh tỉnh Quảng Bình”, tác giả Trần Thị Thanh đã nghiên cứu và áp dụng mô hình WQI cải tiến với 11 thông số để tiến hành đánh giá biến động chất lƣợng nƣớc sông Dinh theo không gian và thời gian trong giai đoạn 2012 - 2015, trên cơ sở phân loại chất lƣợng nƣớc dựa vào WQI, đã phân vùng chất lƣợng nƣớc Sông Dinh thành 3 vùng với đặc điểm chất lƣợng nƣớc khác nhau. Nghiên cứu của Phạm Khắc Liệu, “ Áp dụng chỉ số chất lượng nước vào đánh giá chất lượng nước sông Nhật Lệ” (1997)…. [7] Ngày 7-1-2011 Tổng cục Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng đã ra quyết định số 879/QĐ - TCMT về việc ban hành sổ tay hƣớng dẫn tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI. Văn bản này hƣớng dẫn việc tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc từ số liệu quan trắc môi trƣờng nƣớc mặt lục địa, phục vụ cho công tác đánh giá, quản lý chất lƣợng nƣớc. 2.3. Tổng quan về chỉ số chất lƣợng nƣớc nƣớc (WQI) 2.3.1. Khái niệm về WQI [14] Chỉ số chất lƣợng nƣớc (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp đƣợc tính toán từ các thông số quan trắc chất lƣợng nƣớc, dùng để mô tả định lƣợng về chất lƣợng nƣớc và khả năng sử dụng của nguồn nƣớc đó; đƣợc biểu diễn qua một thang điểm. 8 2.3.2. Quy trình xây dựng WQI [14] Hầu hết các mô hình chỉ số chất lƣợng nƣớc hiện nay đều đƣợc xây dựng thông qua quy trình 4 bƣớc nhƣ sau: - Bƣớc 1: Lựa chọn thông số Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lƣợng nƣớc, sự lựa chọn các thông số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nƣớc và mục tiêu của WQI. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể đƣợc phân loại nhƣ sau: Chỉ số chất lƣợng nƣớc thông thƣờng, chỉ số chất lƣợng nƣớc cho mục đích sử dụng đặc biệt. Việc lựa chọn thông số có thể dùng phƣơng pháp Delphi hoặc phân tích nhân tố quan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng. Các thông số nên đƣợc lựa chọn theo 5 chỉ thị sau: + Hàm lƣợng Oxy hòa tan: DO + Phú dƣỡng: NH4+, NO3-, Tổng N, PO43-, Tổng P, BOD5, COD, TOC + Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật, các kim loại nặng + Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc + Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS. - Bƣớc 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo (tính toán chỉ số phụ) Các thông số thƣờng có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác nhau. Vì vậy để tập hợp đƣợc các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển các thông số về cùng một thang đo. Bƣớc này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số. Chỉ số phụ có thể đƣợc tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn. - Bƣớc 3: Trọng số Trọng số đƣợc đƣa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác nhau đối với chất lƣợng nƣớc. Trọng số có thể xác định bằng phƣơng pháp Delphi, phƣơng pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng của các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lƣu vực, 9 bằng các phƣơng pháp thống kê… Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết. Mỗi lƣu vực khác nhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau. Vì vậy WQI của các lƣu vực khác nhau không thể so sánh với nhau. - Bƣớc 4 : Tính toán chỉ số WQI cuối cùng Các phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất. 2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của WQI [3] [9] Việc sử dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI có nhiều ƣu điểm: + WQI cho phép giảm một lƣợng lớn các thông số vật lý, hóa học, vi sinh xuống còn một con số đơn giản theo một phƣơng thức đơn giản. + WQI cho phép lƣợng hóa chất lƣợng nƣớc (tốt, xấu, trung bình,…) theo một thang điểm liên tục và nó thể hiện tổng hòa ảnh hƣởng của các thông số chất lƣợng nƣớc. + WQI không những đóng vai trò là chỉ thị của sự thay đổi chất lƣợng nƣớc mà còn chỉ thị cho sự thay đổi về tiềm năng sử dụng nƣớc. + WQI cho phép đánh giá khách quan về chất lƣợng nƣớc, đồng thời cho phép so sánh chất lƣợng nƣớc theo không gian và thời gian do vậy thuận lợi cho phân vùng và phân loại chất lƣợng nƣớc. + WQI thích hợp với việc tin học hóa, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo chất lƣợng nƣớc cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách. + WQI sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa chất lƣợng nƣớc thông qua việc màu hóa các thang điểm WQI… Ngoài những ƣu điểm trên WQI cũng có một vài điểm hạn chế: + Một chỉ số phụ thể hiện chất lƣợng nƣớc xấu nhƣng có thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lƣợng nƣớc tốt. + Các thông số chất lƣợng nƣớc bị che khuất trong giá trị WQI, tức là WQI không cho thấy thông số chất lƣợng nƣớc nào có chất lƣợng kém, thông số nào có chất lƣợng tốt. 10