Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 1 Khóa 20 (2009-2011)

ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C KHOA HO
̣
C TƢ
̣
NHIÊN
TRỊNH BÍCH LIÊN


I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C KHOA HO
̣
C TƢ
̣
NHIÊN TRỊNH BÍCH LIÊN PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC
HỒ THIỀN QUANG, HÀ NỘI.

Chuyên nga
̀

MỤC LỤC Trang
LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH

MỞ ĐẦU
1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
3
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA HỒ THIỀN QUANG VÀ CÁC YẾU
TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC KHU VỰC
NGHIÊN CỨU 3
1.2. MỘT SỐ KẾT QUẢ CHẤT LƢỢNG NƢỚC HỒ THIỀN QUANG
ĐÃ CÔNG BỐ

4
1.3. QCVN 08:2008/BTNMT VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT
8
1.4. CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI- Water Quality Index)
11
1.4.1. Mục đích của việc sử dụng WQI
11
1.4.2. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
32
3.1. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƢỜNG ẢNH HƢỞNG ĐẾN KẾT QUẢ
32
3.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
34
3.2.1. Đánh giá theo QCVN 08 :2008/BTNMT
38
3.2.2. Kết quả WQI và đánh giá theo WQI
48
3.4. KẾT LUẬN
57
3.5. KIẾN NGHỊ
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
59
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 3 Khóa 20 (2009-2011)
MỞ ĐẦU

Ngày nay, việc bảo vệ nguồn nƣớc, đa dạng sinh học và sử dụng hợp lý các
nguồn tài nguyên nƣớc đã và đang trở thành vấn đề vô cùng cần thiết, đặc biệt khi sự ô
nhiễm các nguồn nƣớc (nhất là nguồn nƣớc ngọt) đang trở nên ngày càng trầm trọng,
đe dọa cuộc sống của loài ngƣời và gây ra nhiều khó khăn cho sản xuất, đời sống.
Trong các hệ sinh thái nói chung và hệ sinh thái thủy vực nói riêng thì hệ sinh
thái hồ có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Bên cạnh các chức năng là cấp nƣớc, tƣới tiêu

1. Phân tích các thông số liên quan đến chất lƣợng nƣớc hồ Thiền Quang.
2. Từ kết quả phân tích, đánh giá chất lƣợng nƣớc hồ Thiền Quang thông qua
QCVN 08:2008/BTNMT về nƣớc mặt và chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI -water quality
index).
3. Đề xuất một số biện pháp bảo vệ, quản lý chất lƣợng nƣớc hồ Thiền Quang.
Hy vọng rằng đề tài này sẽ đóng góp một phần nhỏ vào công việc quản lý, bảo
tồn và phát triển bền vững hồ Thiền Quang, Hà Nội.
Hình 1. Cảnh hồ Thiền Quang
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 5 Khóa 20 (2009-2011)
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA HỒ THIỀN QUANG VÀ CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC HỒ.
Hồ Thiền Quang nằm trên địa phận quận Hai Bà Trƣng, Hà Nội, giữa bốn phố
Nguyễn Du, Trần Bình Trọng, Trần Nhân Tông và Quang Trung. Thiền Quang (ánh
sáng nhà Phật) chỉ là một làng nằm ở phía đông nam hồ nay là khu vực đầu phố
Nguyễn Ðình Chiểu. Ngoài làng này ra, ở quanh hồ còn có các làng Liên Thuỷ ở phía
bắc và tây, Quang Hoa ở phía tây nam và Pháp Hoa ở phía nam.
Diện tích của hồ Thiền Quang là 5,5 ha; mực nƣớc trung bình/max=4/5,2m; độ
cao bờ 5,7m; thể tích hồ 175.000m
3
. Hồ Thiền Quang thuộc hệ thống hồ tự nhiên có
liên thông ngầm với hồ Bảy mẫu, là nơi tiếp nhận nƣớc mƣa, nƣớc thải sinh hoạt của
khu vực Yết Kiêu – Trần Bình Trọng – Quang Trung và một phần khu vực Bà Triệu.
Năm 2003, Sở Giao thông Công chính Hà Nội đã thực hiện kế hoạch tát nƣớc, nạo vét
lòng hồ, kè lại bờ và bổ sung nƣớc mới, giữ cho chất lƣợng nƣớc hồ đƣợc trong sạch.
Ba phía vòng quanh hồ đƣợc xây các vƣờn hoa nhỏ, có ghế đá cho dân ngồi nghỉ ngắm
cảnh[1].
Mùa mƣa khả năng sự điều tiết của hồ tƣơng đối tốt, chủ yếu nhận nƣớc mƣa tự

(TQ1)
Mẫu 2
(TQ2)
1
pH
-
9,84
9,91
5,5 - 9
2
Nhiệt độ
0
C
33,5
34,4
-
3
COD
mgO
2
/l
51,5
64
< 35
4
BOD
5

mgO
2

9
Coliform
MPN/100ml
36
2400
10000
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 7 Khóa 20 (2009-2011)
Nhận xét:
- Chỉ tiêu pH của cả hai mẫu đều không đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP).
- Chỉ tiêu COD của cả hai mẫu đều không đạt TCCP.
- Chỉ tiêu BOD
5
của cả hai mẫu đều không đạt TCCP.
- Chỉ tiêu NH
3
(N) của cả hai mẫu đều không đạt TCCP.
- Chỉ tiêu SS của cả hai mẫu đều đạt TCCP.
- Chỉ tiêu dầu mỡ của cả hai mẫu đều đạt TCCP.
- Chỉ tiêu Coliform của cả hai mẫu đều đạt TCCP.

Bảng 2: Kết quả phân tích 2 mẫu nước hồ Thiền Quang lấy ngày 19/10/2005
TT
Thông số
Đơn vị
Kết quả phân tích
TCVN
5942 - 1995
(Loại B)

2
/l
35
36
< 25
5
SS
mg/l
27
24
80
6
NH
3
(N)
mg/l
1,45
7,72
1
7
Dầu mỡ
mg/l
0,75
0,50
0,3
8
Tổng P
mg/l
< 0,1
< 0,1

chuẩn cho phép trung bình 2,54 lần, nhu cầu ôxi hóa học (COD) vƣợt quá tiêu
chuẩn cho phép trung bình 2,83 lần, hàm lƣợng crom (Cr) vƣợt quá tiêu chuẩn cho
phép trung bình 2,27 lần. Số lƣợng coliform tổng số vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép
trung bình 61,5 lần [3].
Theo bản luận văn thạc sĩ khoa học [27], tác giả Đỗ Kiều Tú đã đƣa ra bảng
kết quả phân tích nƣớc hồ Thiền Quang năm 2010 nhƣ bảng 3.
Bảng 3: Kết quả phân tích nƣớc hồ Thiền Quang năm 2010
Thông số
Nhiệt
độ
(T
o
C)
pH
DO
(mg/l)
Độ
đục
(NTU)
BOD
5

(mg/l)
COD
(mg/l)
P
tổng
(mg/l)
NH
4

3,79
0,428
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 9 Khóa 20 (2009-2011)
Đối chiếu QCVN 08:2008/BTNMT (Loại B1), mẫu nƣớc hồ Thiền Quang có
chỉ tiêu pH đạt quy chuẩn, các chỉ tiêu DO, BOD
5
, COD, tổng P, NH
4
+
-N, NO
2
-
-N
không đạt quy chuẩn cho phép.
Tiếp theo, tác giả Đỗ Kiều Tú còn phân loại chất lƣợng nƣớc hồ dựa trên chỉ
số hóa học WQI, và phân loại mức độ phì dƣỡng của hồ dựa trên chỉ số sinh học
Chlorophyll-a , kết quả là chất lƣợng nƣớc hồ Thiền Quang thuộc loại kém.
Những số liệu trên đây cho thấy chất lƣợng hồ Thiền Quang có những thay
đổi theo mùa, các thông số nhƣ pH, COD, BOD
5
, NH
4
+
cao hơn giới hạn B của tiêu
chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt. Điều này cho thấy cần thiết tiếp tục nghiên cứu đánh
giá chất lƣợng nƣớc hồ Thiền Quang.

Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)
mg/l
20
30
50
100
4
COD
mg/l
10
15
30
50
5
BOD
5
(20
0
C)
mg/l
4
6
15
25
6
Amoni (NH
+
4
) (tính theo N)
mg/l

0,04
0,05
10
Nitrat (NO
-
3
) (tính theo N)
mg/l
2
5
10
15
11
Phosphat (PO
4
3-
) (tính theo P)
mg/l
0,1
0,2
0,3
0,5
12
Xianua (CN
-
)
mg/l
0,005
0,01
0,02

1
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 11 Khóa 20 (2009-2011)
TT
Thông số
Đơn vị
Giá trị giới hạn
Loại A
Loại B
A1
A2
B1
B2
17
Crom VI (Cr
6+
)
mg/l
0,01
0,02
0,04
0,05
18
Đồng (Cu)
mg/l
0,1
0,2
0,5
1

mg/l
0,1
0,2
0,4
0,5
24
Tổng dầu, mỡ (oils & grease)
mg/l
0,01
0,02
0,1
0,3
25
E.coli
MPN/ 100ml
20
50
100
200
26
Coliform
MPN/ 100ml
2500
5000
7500
10000
Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nƣớc mặt nhằm đánh giá và kiểm soát chất
lƣợng nƣớc, phục vụ cho các mục đích sử dụng nƣớc khác nhau:
A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt và các mục đích khác nhƣ loại
A2, B1 và B2.


Trịnh Bích Liên 13 Khóa 20 (2009-2011)

1.4. CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI- Water Quality Index)
Trong sổ tay hƣớng dẫn tính toán chất lƣợng nƣớc của Tổng cục Môi trƣờng
(TCMT) chỉ số chất lƣợng nƣớc đƣợc hiểu nhƣ sau:
1. Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số 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.
2. WQI
thông số
là chỉ số chất lƣợng nƣớc tính toán cho mỗi thông số.
1.4.1. Mục đích của việc sử dụng WQI
- Đánh giá nhanh chất lƣợng nƣớc mặt lục địa một cách tổng quát;
- Có thể đƣợc sử dụng nhƣ một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân vùng
chất lƣợng nƣớc.
- Cung cấp thông tin môi trƣờng cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu.
- Nâng cao nhận thức về môi trƣờng.
1.4.2. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI
- WQI đƣợc tính toán riêng cho số liệu của từng điểm quan trắc;
- WQI
thông số
đƣợc tính toán cho từng thông số quan trắc. Mỗi thông số sẽ xác
định đƣợc một giá trị WQI
thông số
cụ thể, từ đó tính toán WQI để đánh giá chất lƣợng
nƣớc của điểm quan trắc;
- Thang đo giá trị WQI đƣợc chia thành các khoảng nhất định. Mỗi khoảng ứng
với 1 mức đánh giá chất lƣợng nƣớc nhất định.


, TSS, Độ đục, Tổng coliform, pH;
- Số liệu quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ các
giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình về đảm bảo và kiểm soát chất lƣợng số
liệu.
1.4.5. Một số phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc sử dụng chỉ số chất
lƣợng nƣớc trên thế giới.
Trong quản lý môi trƣờng, việc xác định một cách tổng thể chất lƣợng nƣớc cho
các mục đích sử dụng khác nhau nhờ một số lƣợng lớn các mẫu và các thông số đôi khi
lại rất khó khăn. Để nâng cao hiệu quả quản lý chất lƣợng nƣớc, việc sử dụng chỉ số
chất lƣợng nƣớc WQI (water quality index) là hƣớng đang đƣợc các chuyên gia phân
tích đánh giá chất lƣợng nƣớc trên thế giới sử dụng.

Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 15 Khóa 20 (2009-2011)
Mục đích của WQI là nâng cao hiểu biết về các vấn đề chất lƣợng nƣớc bằng cách
tích hợp dữ liệu phức tạp thành dạng 1 điểm số mô tả tình trạng và đánh giá xu hƣớng
chất lƣợng nƣớc. Dựa trên giá trị của WQI các thuỷ vực sông, ao, hồ có thể đƣợc phân
loại chất lƣợng nƣớc cho mục đích sử dụng nƣớc khác nhau. Trên thế giới, WQI đƣợc
tính theo nhiều phƣơng pháp khác nhau và ngƣời ta đã đƣa ra những sự đánh giá so
sánh giữa chúng. Dƣới đây là một số phƣơng pháp chính.

1. WQI của quỹ vệ sinh quốc gia Hoa kỳ (NSF-WQI)
NSF- WQI là một trong các bộ chỉ số chất lƣợng nƣớc khá phổ biến đƣợc xây
dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đoàn Rand. NSF-WQI thu nhận và
tổng hợp ý kiến của số đông các nhà khoa học về chất lƣợng nƣớc khắp nƣớc Mỹ để
lựa chọn ra các thông số chất lƣợng quyết định, sau đó xác lập phần trăm lƣợng đóng
góp của từng thông số và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị đo
đƣợc của thông số sang chỉ số phụ. WQI – NSF có tính đến vai trò trọng số của các
thông số tham gia trong WQI và so sánh các kết quả với giá trị chuẩn qua giản đồ tính

3.
pH
0,11
4.
BOD
5
0,11
5.
ΔT
o
C
0,10
6.
P tổng
0,10
7.
Nitrat
0,10
8.
Độ đục
0,08
9.
Tổng chất rắn
0,07

Sau đó, kết hợp giữa trọng số và chỉ số phụ để tính giá trị của WQI. Từ giá trị
WQI, chất lƣợng nƣớc đƣợc xếp loại theo bảng 6.
Bảng 6: Chất lƣợng nƣớc đánh giá theo WQI của NSF
Khoảng giá trị WQI
Chất lƣợng nƣớc

sông Đồng Nai” của TS. Tôn Thất Lãng - Trƣờng Cao đẳng Tài Nguyên và Môi
Trƣờng thành phố Hồ Chí Minh đƣợc đăng tải trong tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa
học lần thứ 19- viện KHKTTN & MT năm 1996.
Ở công trình này TS. Tôn Thất Lãng đã ứng dụng phƣơng pháp Delphil [35] để
xây dựng WQI có giá trị từ 1 đến 10. Tác giả đã xây dựng một hệ thống câu hỏi gửi
đến cho các chuyên gia chất lƣợng nƣớc để lựa chọn thông số chất lƣợng nƣớc quan
trọng và đánh giá trọng số biểu diễn độ quan trọng của các thông số chất lƣợng nƣớc.
Kết quả tính toán WQI đƣợc dùng để đánh giá diễn biến chất lƣợng nƣớc sông
Đồng Nai khu vực thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 1994-2004 cho thấy: Chất
lƣợng nƣớc sông Sài Gòn và sông Đồng Nai tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh đều
có xu hƣớng giảm theo thời gian. Chất lƣợng nƣớc thay đổi từ ô nhiễm rất nhẹ đến ô
nhiễm nhẹ 9 > WQI > 5. Đó là hậu quả của việc phát triển kinh tế cũng nhƣ công
nghiệp mạnh mẽ của các địa phƣơng trong khi cơ sở hạ tầng phục vụ lại không bắt kịp
sự phát triển đó[30].
Trong bài “Nghiên cứu WQI để đánh giá và phân vùng chất lƣợng nƣớc sông
Hậu”, TS. Tôn Thất Lãng đã xây dựng chỉ số chất lƣợng nƣớc khu vực hệ thống sông
Hậu theo phƣơng pháp Delphi [35]. Các hệ thống câu hỏi đƣợc gửi đến 40 chuyên gia
chất lƣợng nƣớc tại các Viện Nghiên cứu, trƣờng Đại học, Trung tâm Môi trƣờng v.v…
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 18 Khóa 20 (2009-2011)
trong đó ghi rõ các thông số thƣờng đƣợc sử dụng trong việc đánh giá chất lƣợng nƣớc
để có cơ sở thống nhất cho các chuyên gia lựa chọn. Trong bảng câu hỏi cũng đƣa ra
các khoảng giá trị của từng thông số để các chuyên gia đánh giá chất lƣợng nƣớc. Dựa
vào ý kiến của các chuyên gia, đƣờng cong phân hạng của từng thông số sẽ đƣợc xây
dựng để có thể xác định chỉ số phụ. Đồng thời, các tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng
nƣớc dựa vào hệ thống chỉ số đƣợc đề xuất. Việc áp dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc đƣợc
đánh giá bởi các nhà quản lý là phù hợp. Nó cung cấp một phƣơng pháp đánh giá tổng
hợp về chất lƣợng nƣớc tại lƣu vực sông Hậu phục vụ cho công tác qui hoạch, quản lý
và kiểm soát chất lƣợng nƣớc cho lƣu vực sông này[32]

kannel

đƣợc cải tiến từ phƣơng pháp Delphi để đƣa ra phƣơng trình tổng quát tính chỉ số
WQI
kannel
:
WQI
kannel
= k




n
i
i
n
i
ii
P
PC
1
1

Với n là tổng số các thông số
C
i
là giá trị của thông số i sau khi chuẩn hóa
Pi là trọng số tƣơng ứng cho mỗi thông số, giá trị Pi có khoảng từ 1-4. Giá trị
quan trọng nhất đối với sự duy trì đời sống thủy sinh thì lấy giá trị là 4 (ví dụ nhƣ ôxi

mà còn đề cập đến hiệu quả kinh tế trong việc kiểm soát chất lƣợng nƣớc.
Với mục đích của đề tài cao học, luận văn này lựa chọn phƣơng pháp tính toán chỉ
số chất lƣợng nƣớc do Tổng cục Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng hƣớng dẫn [3]
1.5. TÍNH TOÁN WQI
a. Tính toán WQ
thông số

* WQI
thông số
(WQI
SI
) đƣợc tính toán cho các thông số BOD
5
, COD, N-NH
4
+
, P-
PO
4
3-
, TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức nhƣ sau:
 
11
1
1






: Giá trị của thông số quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán.
(1)
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 21 Khóa 20 (2009-2011)
Bảng 7. Bảng quy định các giá trị q
i
, BP
i

i
q
i

Giá trị BP
i
quy định đối với từng thông số
BOD
5

(mg/l)
COD
(mg/l)
N-NH
4
(mg/l)
P-PO
4
(mg/l)
Độ đục

50
7500
4
25
25
50
1
0,5
70
100
10.000
5
1
≥50
≥80
≥5
≥6
≥100
>100
>10.000
Ghi chú: Trường hợp giá trị C
p
của thông số trùng với giá trị BP
i
đã cho trong
bảng, thì xác định được WQI của thông số chính bằng giá trị q
i
tương ứng.

 Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQI

Bƣớc 2: Tính giá trị WQI
DO
:
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 22 Khóa 20 (2009-2011)
 
iip
ii
ii
SI
qBPC
BPBP
qq
WQI 





1
1

Trong đó:
C
p
: giá trị DO
% bão hòa

BP

75
88
112
125
150
200
≥200
q
i

1
25
50
75
100
100
75
50
25
1
Nếu giá trị DO
% bão hòa
≤ 20 thì WQI
DO
bằng 1.
Nếu 20< giá trị DO
% bão hòa
< 88 thì WQI
DO
đƣợc tính theo công thức (2) và sử

BP
i
≤
5,5
5
,5
6
8
,5
9
≥
9
q
i

1
5
1
1
5
1
(2)
Khoa Hóa học-Trường ĐHKHTN-ĐHQGN Luận văn Thạc sĩ

Trịnh Bích Liên 23 Khóa 20 (2009-2011)
0
00
00
0











c
b
b
a
a
pH
WQIWQIWQI
WQI
WQI
( 3)

Trong đó:
WQI
a
: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD
5
, COD,
N-NH
4
+
, P-PO