ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Duy Phú ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI) CHO SÔNG HỒNG (ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Duy Phú ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI) CHO SÔNG HỒNG (ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI) Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Trịnh Thị Thanh Hà Nội – 2011 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN MỤC LỤC Trang Mở đầu 01 Chƣơng 1- Tổng quan tài liệu nghiên cứu 03 1.1. Đặc điểm của sông Hồng 03 1.2. Tổng quan chung về chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) 05 1.2.1.Tổng quan về chỉ số môi trƣờng 05 1.2.2. Tổng quan về chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI). 06 1.2.3. Kinh nghiệm xây dựng WQI của một số quốc gia trên thế giới 10 1.2.4. Tình hình nghiên cứu và kết quả đạt đƣợc về xây dựng WQI ở Việt Nam 17 1.2.4.1. Mô hình WQI do PGS. TS. Lê Trình áp dụng cho sông, kênh rạch của thành phố Hồ Chí Minh 17 1.2.4.2. Mô hình WQI do TS Tôn Thất Lãng áp dụng tại sông Đồng Nai 20 Chƣơng 2- Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 23 2.1.1. Các thông số đƣợc lựa chọn 23 2.1.2. Vị trí quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán 23 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 25 2.2.1. Thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu liên quan 25 2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu, phân tích 25 2.2.3. Các phƣơng pháp tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) 26 2.2.3.1. Phƣơng pháp tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 27 2.2.3.2. Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nƣớc dựa trên chỉ tiêu tổng hợp 30 Chƣơng 3- Kết quả nghiên cứu và thảo luận 34 3.1. Đánh giá các yếu tố cơ bản ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 34 3.1.1. Nƣớc thải sinh hoạt phát sinh từ các khu dân cƣ 34 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN 3.1.1.1. Hiện trạng phát sinh nƣớc thải sinh hoạt từ các khu dân cƣ 34 3.1.1.2. Dự báo lƣu lƣợng và tải lƣợng ô nhiễm do nƣớc thải sinh hoạt 37 3.1.2. Nƣớc thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp 39 3.1.3. Các nguồn gây ô nhiễm khác 40 3.2. Đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội . 41 3.2.1. Chất lƣợng nƣớc sông Hồng vào mùa cạn (tháng 3/2010) 41 3.2.2. Chất lƣợng nƣớc sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 45 3.2.3. So sánh chất lƣợng nƣớc sông Hồng giữa mùa lũ và mùa cạn năm 2010 49 3.3. Xây dựng sơ đồ hiện trạng môi trƣờng nƣớc theo chỉ số WQI và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nƣớc sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 53 3.3.1. Tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) 53 3.3.1.1.Tính theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT 53 3.3.1.2. Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sông Hồng dựa trên chỉ tiêu tổng hợp 55 3.3.1.3. So sánh giữa 2 phƣơng pháp 58 3.3.2. Đề xuất phƣơng pháp tính chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) cho sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 60 3.3.3. Kết quả tính toán WQI cho sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 62 3.3.4. Xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội theo chỉ số WQI 65 3.3.4.1. Phƣơng pháp xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc dựa vào chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) 65 3.3.4.2. Sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Hồng theo chỉ số WQI 65 3.3.5. Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 69 3.3.5.1. Đánh giá về khả năng cấp nƣớc cho sinh hoạt của sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 69 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN 3.3.5.2. Đánh giá về khả năng cấp nƣớc cho nông nghiệp của sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 70 3.3.5.3. Đánh giá về khả năng sử dụng nguồn nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội cho nuôi trồng thủy sản 70 Kết luận, kiến nghị 71 1. Kêt luận 71 2. Kiến nghị 72 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa CCN : Cụm công nghiệp CCME : Cơ quan Bảo vệ môi trƣờng Canada COD : Nhu cầu oxy hóa học CLN : Chất lƣợng nƣớc DO : Oxy hòa tan EPA : Cục Bảo vệ môi trƣờng Mỹ JICA : Tổ chức Hợp tác Quốc tế Nhật Bản KCN : Khu công nghiệp NSF : Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ Ptb : Chỉ tiêu tổng hợp QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCMT : Tổng cục Môi trƣờng TOC : Tổng cacbon hữu cơ TSS : Tổng chất rắn lơ lửng WHO : Tổ chức Y tế thế giới WQI : Chỉ số chất lƣợng nƣớc Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Các công thức tính toán chỉ số WQI cuối cùng 9 Bảng 1.2. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo NSF – WQI 13 Bảng 1.3. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo CCME-WQI 16 Bảng 1.4. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo WQI theo Bhargava - WQI, NSF-WQI 20 Bảng 1.5. Trọng số của các thông số chất lƣợng nƣớc 21 Bảng 1.6. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo chỉ số WQI 22 Bảng 2.1. Vị trí quan trắc đƣa vào tính toán 23 Bảng 2.2. Phƣơng pháp phân tích một số chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc 26 Bảng 2.3. Bảng quy định các giá trị q i , BP i 28 Bảng 2.4. Bảng quy định các giá trị BPi i và qi đối với DO % bão hòa 29 Bảng 2.5. Bảng quy định các giá trị BP i và q i đối với thông số pH 29 Bảng 2.6. Mức đánh giá chất lƣợng nƣớc theo chỉ số WQI 30 Bảng 3.1. Lƣu lƣợng nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ xả vào sông Hồng trong năm 2010 theo từng quận, huyện của TP. Hà Nội 34 Bảng 3.2. Tải lƣợng ô nhiễm trung bình trên đầu ngƣời 36 Bảng 3.3. Ƣớc tính tải lƣợng một số chất ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ ven sông Hồng 36 Bảng 3.4. Dự báo lƣợng nƣớc thải sinh hoạt phát sinh của các khu dân cƣ ven sông Hồng đến năm 2015, 2020 38 Bảng 3.5. Dự báo tải lƣợng một số chất ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ ven sông Hồng đến năm 2020 39 Bảng 3.6. Ƣớc tính lƣợng nƣớc thải công nghiệp xả vào sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 40 Bảng 3.7. Kết quả tính toán WQI thông số chất lƣợng nƣớc sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 53 Bảng 3.8. Kết quả tính toán chỉ số WQI và mức đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 54 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Bảng 3.9. Kết quả tính Ptb tại các vị trí quan trắc chất lƣợng nƣớc sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 57 Bảng 3.10. Trọng lƣợng đóng góp của các thông số 61 Bảng 3.11. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo giá trị của SH-WQI 62 Bảng 3.12. Giá trị WQI tại các điểm quan trắc chất lƣợng nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội (tháng 3/2010) 63 Bảng 3.13. Giá trị WQI tại các điểm quan trắc chất lƣợng nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội (tháng 8/2010) 63 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 04 Hình 1.2. Sơ đồ các bƣớc xây dựng chỉ số môi trƣờng 11 Hình 1.3. Các đồ thị chuyển đổi giá trị đo của các thông số lựa chọn (x i ) thành chỉ số phụ (I i ) 14 Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nƣớc sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 24 Hình 3.1. Diễn biến hàm lƣợng DO dọc sông Hồng vào mùa cạn (tháng 3/2010) 41 Hình 3.2. Diễn biến hàm lƣợng COD dọc sông Hồng vào mùa cạn (tháng 3/2010) 42 Hình 3.3. Diễn biến hàm lƣợng BOD 5 dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 42 Hình 3.4. Diễn biến hàm lƣợng TSS dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 43 Hình 3.5. Diễn biến hàm lƣợng NH 4 + dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 44 Hình 3.6. Diễn biến hàm lƣợng PO 4 3- dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 44 Hình 3.7. Diễn biến hàm lƣợng Coliform dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 45 Hình 3.8. Diễn biến hàm lƣợng DO dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 45 Hình 3.9. Diễn biến hàm lƣợng BOD 5 dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 46 Hình 3.10. Diễn biến hàm lƣợng COD dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/ 2010) . 46 Hình 3.11. Diễn biến hàm lƣợng TSS dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 47 Hình 3.12. Diễn biến hàm lƣợng NH 4 + dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 47 Hình 3.13. Diễn biến hàm lƣợng PO 4 3- dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 48 Hình 3.14. Diễn biến hàm lƣợng Coliform dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 49 Hình 3.15. So sánh diễn biến hàm lƣợng DO dọc sông Hồng giữa mùa cạn và mùa lũ 49 Hình 3.16. So sánh diễn biến hàm lƣợng BOD 5 dọc sông Hồng giữa mùa cạn và mùa lũ 50 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Hình 3.17. So sánh diễn biến hàm lƣợng COD dọc sông Hồng giữa mùa cạn và mùa lũ 50 Hình 3.18. So sánh diễn biến hàm lƣợng NH 4 + dọc sông Hồng giữa mùa cạn (tháng 3/2010) và mùa lũ (tháng 8/2010) 51 Hình 3.19. So sánh diễn biến hàm lƣợng PO 4 3- dọc sông Hồng giữa mùa cạn (tháng 3/2010) và mùa lũ (tháng 8/2010) 51 Hình 3.20. So sánh diễn biến hàm lƣợng TSS dọc sông Hồng giữa mùa lũ (tháng 8/2010) và mùa cạn (tháng 3/2010) 52 Hình 3.21. So sánh diễn biến hàm lƣợng Coliform dọc sông Hồng giữa mùa lũ (tháng 8/2010) và mùa cạn (tháng 3/2010) 53 Hình 3.22. Biểu đồ thể hiện giá trị Ptb tại các vị trí quan trắc chất lƣợng nƣớc sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 58 Hình 3.23. Sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội vào mùa cạn (tháng 3/2010) theo chỉ số WQI 66 Hình 3.24. Sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội vào mùa lũ (tháng 8/2010) theo chỉ số WQI 68 [...]... Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Hình 1.3 Các đồ thị chuyển đổi giá trị đo của các thông số lựa chọn (xi) thành chỉ số phụ (Ii) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN 26 Nguyễn Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố. .. nƣớc (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) ;  Xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) theo chỉ số WQI;  Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nƣớc sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường 14 Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng. .. Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Hình 1.1 Sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn Thành phố Hà Nội Lƣu lƣợng dòng chảy trung bình của sông Hồng hàng năm đo đƣợc của trạm Sơn Tây là 118 tỷ m3 tƣơng ứng với lƣu lƣợng là 3.740 m3/s Khoảng 80% lƣu lƣợng tập trung vào mùa lũ, mùa lũ kéo dài từ tháng 6 tới tháng 10 Lƣu lƣợng dòng chảy. .. nƣớc sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) vào mùa lũ và mùa cạn năm 2010 3 Xây dựng sơ đồ hiện trạng môi trƣờng nƣớc theo chỉ số WQI và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nƣớc sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn TP Hà Nội)  Tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) theo Quyết định số 879/QĐTCMT;  Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc theo chỉ tiêu tổng hợp;  Đề xuất phƣơng pháp tính chỉ số chất. .. các biện pháp để kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách Do đó, luận văn Áp dụng phƣơng pháp tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) ”, đã đƣợc tiến hành với nội dung nghiên cứu nhƣ sau: 1 Đánh giá các yếu tố có khả năng ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) 2... tiến hành phân vùng CLN cho các sông khảo sát, tức là chia mỗi sông thành các vùng (các đoạn) Mỗi vùng ( oạn) của một sông đƣợc xem là cùng mức CLN nếu cùng nằm trong một loại (khi đánh giá qua WQI) 19 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) ... Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu có liên quan - Thu thập, tổng quan các tài liệu Quốc tế và Việt Nam về phƣơng pháp tính chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) trong đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt Các tài liệu chính là: + Các tài liệu của Cơ quan Bảo... Tính toán chỉ số cuối cùng Chỉ số WQI cuối cùng đƣợc tính theo công thức trung bình cộng có trọng số: 21 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) n I   qi wi (1 .9) i 1 Trong đó : I: Chỉ số WQI cuối cùng; qi: chỉ số phụ của thông số chất lƣợng... 13 Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) nhất và tổng hợp tài nguyên nƣớc sông Hồng Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) và phân vùng chất lƣợng nƣớc là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục đích quy hoạch sử dụng hợp lý nguồn nƣớc mặt và xây dựng định hƣớng kiểm... In = f( xn) In, wn WQI = f(I1, I2 w1, w2 ) Hình 1.2 Sơ đồ các bước xây dựng chỉ số môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường 23 Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Duy Phú Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Giai đoạn 1: lựa chọn các thông số CLN quyết định (Xi) Một số ít các thông số quyết định (hay thông số lựa . sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội vào mùa lũ (tháng 8/2010) theo chỉ số WQI 68 Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố. phƣơng pháp tính chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) ;  Xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) . bằng các phƣơng pháp thống kê… Bước 4: tính toán chỉ số WQI cuối cùng Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng ( oạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) Luận văn