Khóa luận Thiết kế chương trình quan trắc nước mặt tự động áp dụng cho lưu vực sông tại Việt Nam

huỷ, kiểm soát lũ và các dịch vụ du lịch, giải trí. Nó còn ảnh hưởng đÕn các loài cá do bùn lắng trên lòng sông - nơi cần thiết cho chúng đẻ trứng, và che phủ các sinh vật đáy quan trọng trong chuỗi thức ăn. Giao thông thuỷ: Các hoạt động giao thông thuỷ và dịch vụ cảng thường gây ô nhiễm môi trưêng nước do việc xả dầu cặn và các chất thải có nguồn gốc dầu mỡ khoáng cũng nh­ chÊt thải sinh hoạt. Ngoài ra, vấn đÒ quan trọng nhất về mặt môi trường với các hoạt động giao thông thuỷ là sự cố tràn dầu. Phát triển kinh tế với các công trình thuỷ điện-thuỷ lợi: Có thể thực hiện các mục tiêu phát triển kinh tế bằng việc quản lý LVS. ở Việt Nam ngay từ những năm 80, Nhà nưíc đã đầu tư kinh phí xây dựng các hồ chứa đÓ tích nưíc trong mùa mưa lũ và xả nước trong mùa kiệt kết hợp với phát điện, điÒu tiết lưu lượng dòng chảy ở hạ lưu và đÈy lùi ranh giới nhiễm mặn, đảm bảo nhu cầu cấp nước, nuôi cá, cải tạo môi trường. Đa dạng sinh học: LVS, đặc biệt là những nơi cư trú ven sông là nơi cư trú cần thiết và đa dạng cho nhiều quá trình và nhiều loài sinh vật, đây còn là nơi cung cÊp mối liên kết giữa hệ sinh thái thuỷ sinh với hệ sinh thái vùng cao. Chẳng hạn nh­, thảm thực vật ven sông sẽ kiểm soát nhiều cơ chÕ môi trường của hệ sinh thái sông, và đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định lưu lượng, điÒu chỉnh dòng chảy cũng nh­ nhiệt đé sông. Các vùng đÊt ngập nước còng đóng vai trò quan trọng tương tù trong việc duy trì đa dạng sinh học và các quá trình trong LVS. Quản lý LVS có thể là công cụ được sử dụng đÓ làm tăng sè lượng động thực vật hoang dã, một nhân tố của sự đa dạng sinh thái. Mặc dù không phải là thích hợp với mọi trường hợp nhưng việc lập kế hoạch quản lý LVS có thể bao gồm những nỗ lực tránh sự suy thoái nơi cư trú của các loài động thực vật hoang dã nguy cấp. Cá và các sinh vật thuỷ sinh khác: cần có các hoạt động quản lý LVS đÓ làm giảm các ảnh hưởng và cải thiện, bảo tồn loài cá cũng nh­ các sinh vật thuỷ sinh khác. Bảo tồn sinh cảnh: các LVS khi được bảo vệ tốt sẽ phục vụ cho nhiều mục đích nh­ giải trí, bảo vệ sinh cảnh hoang dã, lọc nưíc và lưu giữ nước. Giải trí-du lịch: Nước cấp cho các hoạt động giải trí - du lịch có thể được tăng cường bằng việc quản lý LVS. Chẳng hạn như, các hoạt động quản lý LVS ở phía hạ lưu sẽ giúp đảm bảo cấp nưíc đầy đủ và bảo vệ chất lượng nước, ngoài ra còn có thể đem lại lợi Ých cho các hồ chứa, làm tăng giá trị của chúng đối với các hoạt động giải trí nh­ bơi thuyÒn và câu cá. I.2. Các thông số quan chính để đánh giá chất lượng của môi trưêng nưíc lưu vực sông ĐÓ đánh giá chÊt lượng nước, chóng ta có thể sử dụng nhiều thông số khác nhau đó là các thông số về vật lý, hóa học và sinh học. Tuy nhiên, một nguồn nước tốt cho môc đích sử dụng này thì chưa chắc đã tốt cho môc đích sử dụng khác. Vì vậy, không có một bộ số liệu chung nào được sử dụng đÓ đánh giá chÊt lượng của tất cả các nguồn nước, việc đánh giá chÊt lượng nước bao giê cũng gắn liền với mục đích sử dông. Dù nưíc được sử dụng cho môc đích nào thì cũng cần phải có những yêu cầu nhất định víi các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học. Do vậy, chất lượng nước có thể được xác định bằng một dải các biến số đặt giới hạn cho môc đích sử dụng. Sau đây là một số thông số chính về vật lý, hóa học và sinh học thưêng được sử dụng đÓ đánh giá chÊt lượng môi trưêng nước. 1. pH pH là đơn vị đặc trưng cho nồng đé [H3O+] có trong nưíc và có thang đơn vị từ 0 đÕn 14. pH là một trong những thông số quan trọng được sử dụng thường xuyên nhất trong hóa nưíc, dung đÓ đánh giá mức đé ô nhiễm của nguồn nước, chất lượng nước thải, đánh giá đé cứng của nước, sù keo tụ, khả năng ăn mòn…và trong nhiều tính toán về cân bằng axit – bazơ Giá trị pH chỉ ra mức đé axit (khi pH 7) thÓ hiện ảnh hưởng của hóa chất khi xâm nhập vào môi trưêng nước. Sù thay đổi giá trị pH trong nước có thể dẫn tới những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa hoặc thúc đÈy hay ngăn chặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước. 2. Nhiệt đé (t0) Nhiệt đé nước có ảnh hưởng tới sự hòa tan oxy, đÕn khả năng tổng hợp quang hóa của tảo và các thực vật thủy sinh. Trong ao hồ, nhiệt đé nước chính là hàm số của đé sâu. Hoạt động của con người cũng có thể làm tăng nhiệt đé của nước và có thể gây ra các tác động sinh thái nhất định. Thông số nhiệt đé được dung đÓ tính các dạng đé kiềm, đÓ nghiên cứu mức đé bão hòa của oxy, cacbonat, tính toán đé muối và các hoạt động thí nghiệm khác. Thông số nhiệt đé rất cần thiết khi chuyển các đại đo đạc hiện trường về điÒu kiện tiêu chuẩn. 3. Hàm lượng chất rắn Chất rắn tồn tại trong nước có thể do: Các chất vô cơ ở dạng hòa tan (các muối) hoặc các chất không tan nh­ đÊt đá ở dạng huyền phù. Các chất hữu cơ nh­ các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, động vật nguyên sinh…) và các chất hữu cơ tổng hợp nh­ phân bón, chÊt thải công nghiệp… a. Chất rắn tổng (TS - Total Solid) Hàm lượng chất rắn tổng là trọng lượng khô tình bằng mg của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở nhiệt đé 1030C – 1050C cho đÕn khi trọng lượng không đổi và có đơn vị là mg/l. b. Tổng chất rắn lơ lửng (TSS - Total Suspended Solid) Hàm lượng chất rắn lơ lửng là trọng lượng khô của phần rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc mét lít mẫu nước qua phễu rồi sây khô ở 1030C – 1050C tời khi có trọng lượng không đổi và có đơn vị là mg/l. Tổng chất rắn hay chất rắn lơ lửng đÒu ảnh hưởng đÕn chất lượng nước trên nhiều phương diện. Chất rắn ảnh hưởng đÕn chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, cho sản xuất, cản trở hoặc tiêu tốn nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. Hàm lượng chất rắn trong nước thấp sẽ hạn chế sinh trưởng hoặc cản trở sự sống của thủy sinh. ở hàm lượng cao các chất rắn làm ức chế quá trình trao đổi chất của vi sinh vật do hiện tượng “khô cạn sinh lý”. Phân tích chất rắn lơ lửng hay tổng chất rắn đÓ kiểm soát hoạt động sinh học, đánh giá quá trình sử lý vật lý nước thải, đánh giá sự phù hợp của nước thải với tiêu chuẩn giới hạn cho phép. 4. Đé đục (Tub – Tubidity) Đé đục của nưíc đặc trưng cho sự có mặt của các tạp chất phân tán dạng hữu cơ, vô cơ không hoà tan hoặc keo có nguồn gốc khác nhau. Thông thưêng nước mặt bị đục do sự tồn tại các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm, các loại keo hữu cơ, vi sinh vật và phù du. Trong nước ngầm đé đôc đặc trưng cho sự tồn tại các khoáng chất không hoà tan hoặc các chất hữu cơ từ nước thải xâm nhập vào đÊt và ngấm vào các mạch nước ngầm. Đé đục làm giảm khả năng truyÒn ánh sáng trong nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp dưíi nước, gây mất thẩm mỹ khi sử dụng nước, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Các vi khuẩn gây bệnh có thể xâm nhập vào các hạt rắn sẽ không được khử trùng và có thể trở thành vi khuẩn gây bệnh trong nước. Có nhiều phương pháp đÓ xác định đé đục của nước vì vật kết quả có thể được biểu diễn bằng các đơn vị đo khác nhau. 5. Đé dẫn điện (EC - electrical conductivity) Đé dẫn điện là đại lượng phản ánh khả năng dÉn điện của nưíc. Đé dẫn điện phụ thuộc vào sự có mặt của các ion, nồng đé, đé linh động, hoá trị của chúng và nhiệt đé của nưíc. Nước chứa nhiều các hợp chất vô cơ hoà tan sẽ có đé dẫn điện cao. Trái lại nước có chứa các chất hữu cơ sẽ có đé dẫn điện thấp. 6. Oxy hòa tan (DO – Dissolved Oxygen) DO là hàm lượng oxy hoà tan có trong mét lít nưíc (đơn vị mg/l hay ppm) ở điÒu kiện nhiệt đé và áp suất xác định. Hàm lượng oxy hoà tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước mặt. Oxy có mặt trong nưíc do được hoà tan từ oxy không khí, đồng thời oxy còng sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hoá của tảo và các thuỷ thực vật trong nưíc. Đé hoà tan của oxy phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt đé, áp suất khí quyển, đặc tính của nước, chế đé thuỷ đéng, đặc điÓm địa hình.... Phân tích DO cho ta đánh giá mức đé ô nhiễm nước do các chất hữu cơ dÔ phân huỷ sinh học và kiểm tra quá trình xử lý nước thải. Hàm lượng oxy hoà tan trong nước ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống thuỷ sinh. Khi DO trong nước thấp làm giảm khả năng sinh trưởng của động vật thuỷ sinh thậm chí làm biến mất một số loài hoặc có thể gây chết một số loài nếu DO giảm đột ngột. Nguyên nhân làm giảm DO là do nước thải công nghiệp, nưíc mưa chảy tràn kéo theo các chất thải công nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ, lá cây rông.... Vi sinh vật sử dụng oxy đÓ tiêu thụ các chất hữu cơ làm cho lượng oxy hoà tan trong nước giảm. 7. Nhu cầu oxy hóa học (COD - chemical oxygen demand) Nhu cầu oxy hoá học (COD) là lượng oxy cần thiết đÓ oxy hoá hoàn toàn các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước bằng chất oxy hoá mạnh, COD có đơn vị là mg/l. Thông thưêng hàm lượng các chất hữu cơ (bị oxi hoá hoá học) lớn hơn nhiÒu lần so với các chất vô cơ, nên COD được xem là chỉ tiêu đÓ đánh giá mức đé ô nhiễm do các hợp chất hữu cơ (kÓ cả chất hữu cơ dÔ phân huỷ và khó phân huỷ sinh học) của nưíc và nước thải. Chất hữu cơ + O2 => CO2 + H2O 8. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD - Biochemical oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD) là lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật đÓ oxy hoá các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nước ở điÒu kiện xác định, BOD có đơn vị là mg/l. BOD gián tiếp chỉ ra mức đé ô nhiễm do các chất có khả năng bị oxy hoá sinh học mà đặc biệt là các chất hữu cơ. BOD là mét trong những chỉ tiêu quan trọng của nước mặt và nước thải. BOD5 là thông số được sử dụng phổ biến nhất, đó chính là lượng oxy cần thiết đÓ oxy hoá sinh học trong 5 ngày ở nhiệt đé 200C. Ngoài ra theo yêu cầu nghiên cứu người ta có thể xác định BOD sau 3 ngày, 7 ngày, 10 ngày hoặc sau 20 ngày 9. Độ muối (S‰ – Salinity) Độ mặn hay độ muối được ký hiệu S‰. Độ mặn hay độ muối được định nghĩa là tổng lượng (tính theo Gram) các chất hòa tan chứa trong 1 kg nước. Căn cứ vào độ muối đã phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên nh­ sau: Nước ngọt: S‰ = 0.02 – 0.5 ppt Nước lợ: S‰ = 0.5 – 16 ppt Nước mặn: S‰ = 16 – 47 ppt Nước quá mặn: S = trên 47 ppt Sau này được bổ sung và chi tiết hóa nh­ sau: Nước ngọt: S‰ = 0.01 – 0.5 ppt (các sông hồ, hồ chứa) Nước ngọt nhạt: S‰ = 0.01 – 0.2 ppt Nước ngọt lợ: S‰ = 0.2 – 0.5 ppt Nước lợ: S‰ = 0.5 – 30 ppt Nước lợ nhạt: S‰ = 0.5 – 4 ppt Nước lợ vừa: S‰ = 4 – 18 ppt Nước lợ mặn: S‰ = 18 – 30 ppt Nước mặn: S‰ = trên 30 ppt Nước biển: S‰ = 30 – 40 ppt (Đại dương, biển hở, biển nội địa, vịnh vũng, cửa sông) Nước quá mặn: S‰ = 40 – 300 ppt 10. Kim loại và kim loại nặng Kim loại có mặt trong nước do nhiều nguyên nhân như: quá trình hòa tan các khoáng sản, các thành phần kim loại có sẵn trong tự nhiên hoặc được sử dụng trong các công trình xây dựng, các chất thải công nghiệp. ảnh hưởng của kim loại thay đổi tùy thuộc vào tính chất và nồng đé của chúng. Một số kim loại sẽ có Ých khi ở nồng đé thấp và rất độc nếu ở nồng đé cao. Kim loại nặng trong nưíc thưêng được hấp thụ bởi các hạt sét, phù xa lơ lửng. Các chất lơ lửng này dần dần lắng đọng làm cho nồng đé kim loại nặng trong trầm tích thưêng cao hơn rÊt nhiều so víi nưíc. Các loài động vật thuy sinh đặc biệt là động vật đáy sẽ tích lũy lượng lớn các kim loại nặng trong cơ thÓ. Thông qua dây chuyền thực phẩm kim loại nặng được tích lũy trong cơ thÓ con ngưêi và gây độc với tính chất bệnh lý rất phức tạp. I.3. Hiện trạng quan trắc tự động môi trường nước I.3.1. Hiện trạng quan trắc tự động môi trường nước trên thế giới I.3.1.1. Mạng lưới quan trắc môi trường nước tự động quy mô toàn cầu Hệ thống quan trắc chất lượng nước toàn cầu (GEMS/WATER) được thiết lập từ năm 1977. Hiện nay đã có trên 120 nước tham gia hoạt động trong hệ thống này. Trong tổng số 448 trạm quan trắc tự động phục vụ kiểm soát chất lượng nước toàn cầu có 310 trạm nước sông, 63 trạm hồ và hồ chứa và 85 trạm quan trắc nước ngầm. Các trạm quan trắc tự động chất lượng nước của GEMS không phân bố đều, mà tập trung vào các khu vực sau đây: Các khu vực nước bị nhiễm bẩn nặng do nước thải và các chất thải tại khu vực Tây Âu và Bắc Mỹ; Các khu vực thiếu nước do lượng mưa Ýt. Bên cạnh đó, theo thông báo của Chương trình Môi trường khu vực Châu á - Thái Bình Dương thì ở hầu hết các nước trong khu vực phần lớn các sông, hồ đều được lắp đặt các thiết bị quan trắc tự động. Hệ thống các trạm quan trắc chất lượng nước tự động có hai loại: Các trạm quan trắc nền Các trạm quan trắc tác động (hay các trạm quan trắc sự nhiễm bẩn) I.3.1.2. Mạng lưới quan trắc môi trường nước tự động ở một số nước Theo số liệu thống kê của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ, hiện trạng hệ thống quan trắc chất lượng môi trường nước tự động ở một số nước trên thế giới như sau: Óc: trong sè 903 con sông lớn, nhỏ thì có 466 sông được quan trắc với tổng số 1539 trạm quan trắc tù động, có 81 trong sè 97 hồ được quan trắc tự động; Trung Quốc: 6500 sông lớn, nhỏ thì có 1430 sông được quan trắc với tổng số 3015 trạm, 2300 hồ có 64 hồ được quan trắc. Inđônêsia: tổng số hơn 300 sông thì có 129 sông được quan trắc chất lượng nước, 11 hồ và 8 bể nước ngầm được quan trắc, 84 trạm kiểm soát nước thành phố và khu công nghiệp; Ên Độ: 124 sông được quan trắc chất lượng nước sông với tổng số 274 trạm; Hàn Quốc: có 1.348 trạm quan trắc chất lượng nước, quan trắc thường xuyên 32 thông số chất lượng nước chủ yếu. Nhật Bản: 74 sông được quan trắc với tổng số 8000 trạm quan trắc; Thái Lan: 40 trong sè 92 sông được quan trắc với tổng số 234 trạm; Xingapo: 61 sông thì 58 sông và 14/14 hồ được quan trắc. Thông sè quan trắc chất lượng nước tự động được đo đạc phổ biến nhất là: nhiệt độ, pH, độ dẫn điện, độ đục, chất rắn lơ lửng, chất rắn hoà tan, DO. Nguyên tắc hoạt động của trạm quan trắc môi trường nước tự động: Hiện nay, có rất nhiều nguyên lý đã được áp dụng ngoài việc áp dụng đầu đo đa chỉ tiêu, một số nước đã áp dụng việc đo bằng các đầu đo riêng lẻ cho từng chỉ tiêu (6 - 9 chỉ tiêu riêng lẻ) và sau đó thu số liệu qua 1 bộ lưu giữ liệu (datalogger) và truyền về trung tâm. Đối với các chỉ tiêu khác phức tạp hơn như phát hiện dầu, đo nitơ, phốt pho, COD, kim loại nặng thì phải có các thiết bị đo và phân tích phức tạp hơn. Việc trang bị trạm để đo nhiều thông số, đặc biệt là các thông số hoá học thường rất phức tạp và tốn kém cho nên ở các nước, tùy theo các mục đích khác nhau mà lùa chọn các thông sè đo cho phù hợp. Như vậy đối với các nước đang phát triển thì những khó khăn trong trong quan trắc môi trường theo đánh giá của các chương trình nghiên cứu môi trường của Tổ chức Y tế thế giới tập trung ở các vấn đề sau: Nhiều chương trình quan trắc mang nặng tính mô tả dữ liệu được tạo ra, nhưng lại không gắn với quá trình ra quyết định. Thiếu các kỹ thuật viên lành nghề và do công nghệ, thiết bị quan trắc thay đổi rất nhanh. Quá trình đào tạo rất mất thời gian và tốn kém. Một sè nước thiếu rất nhiều tiêu chuẩn quốc gia về môi trường. Các chương trình quan trắc thiếu các chương trình bảo đảm và kiểm soát chất lượng kèm theo. Việc đo đạc, xử lý, lưu trữ số liệu chưa được tự động hóa. Qua nghiên cứu mô hình mạng lưới trạm quan trắc tự động của một số nước trong khu vực châu á như Hàn Quốc, Malaysia và Thái Lan có thể thấy rằng: Tại Hàn Quốc: do có khả năng tài chính lớn, trong thời gian qua, tại Hàn Quốc đã thiết lập và duy trì vận hành mạng lưới quan trắc nước từ xa (tele-monitoring) rất hiện đại và tiên tiến. Các trạm quan trắc từ xa này không chỉ quan trắc đo nhanh một sè thông số vật lý thông thường mà còn có khả năng phân tích nhanh, liên tục và tức thời các thông số hóa học. Việc hiệu chuẩn các thiết bị quan trắc và phân tích này cũng được thực hiện hoàn toàn tự động, đảm bảo độ chính xác và tin cậy của các phép đo. Kết quả quan trắc và phân tích từ các trạm được truyền về trung tâm điều hành tại Seoul một cách tự động và liên tục. Đồng thời, hệ thống cảnh báo nhanh khi có các giá trị quan trắc và phân tích vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép cũng được thiết lập. Song song với việc đưa tín hiệu cảnh báo về trung tâm điều hành, tại trạm còn có hệ thống tù động lưu và bảo quản các mẫu có giá trị vượt ngưỡng này phục vụ cho việc mang mẫu về để phân tích các thông số chuyên sâu hơn trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, cũng phải nhấn mạnh thêm rằng, mặc dù loại hình trạm quan trắc này rất hiện đại, tiên tiến, phục vụ đắc lực cho công tác quản lý môi trường nước tại Hàn Quốc nhưng kinh phí để đầu tư mua sắm ban đầu cũng như kinh phí duy tu, vận hành, bảo dưỡng các thiết bị là hết sức đắt đỏ và tốn kém. Tại Malaysia và Thái Lan: do khả năng tài chính có hạn, mạng lưới trạm quan trắc nước tự động được thiết lập vẫn đảm bảo tính đồng bộ, hiện đại nhưng khá đơn giản. Nguyên tắc hoạt động của các trạm này là sử dụng hệ thống đo nước tự động cho 06 thông số vật lý (nhiệt độ, độ dẫn, độ muối, pH, DO, TDS) bằng đầu đo đa chỉ tiêu cho hệ thống các sông chính. Các thông số cần quan trắc khác sẽ được lấy mẫu và đem về phòng thí nghiệm để phân tích theo phương pháp bán tự động. Tuy nhiên, về nguyên lý đo có đôi chút khác biệt giữa mô hình của Maylaysia và Thái Lan. Tại Malaysia, các thiÕt bị đo đa chỉ tiêu được đặt trong ống sắt bảo vệ và được thả trực tiếp xuống sông với độ sâu khoảng 1m kể từ bề mặt nước. Sau đó, các tín hiệu kết quả đo được tự động truyền về datalogger đặt tại trạm ở trên bờ. Theo định kỳ quy định, các kết quả quan trắc này được chuyển về trung tâm điều hành tại Kualar Lampua qua đường điện thoại hoặc internet. Khác với trường hợp tại Malaysia, tại Thái Lan, trạm quan trắc nước tự động mới được đầu tư trong thời gian gần đây bao gồm các thiết bị đo đa chỉ tiêu và datalogger được đặt tại trạm ở trên bờ. Nước sông sẽ được bơm lên trên bờ bởi một máy bơm và hệ thống ống dẫn sẽ đưa nước vào thiết bị chứa mẫu có gắn các thiết bị đo đa chỉ tiêu. Kết quả quan trắc được tự động truyền vào datalogger và được chuyển tự động về trung tâm điều hành tại Băngcốc kèm theo hệ thống cảnh báo ngay khi có các giá trị đo vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên, sau mỗi phép đo, nước tại thiết bị chứa mẫu không được lưu giữ và bảo quản tự động mà sẽ được đưa trở lại dòng sông bởi ống dẫn nước đầu ra. Như vậy, có thể nói rằng trong điều kiện kinh tế hiện nay, nước ta hoàn toàn có thể học tập và áp dụng mô hình quan trắc tù động nước sông của Malaysia và Thái Lan. Các kết quả quan trắc tự động này vẫn đảm bảo cung cấp các số liệu đo của một số thông số cơ bản một cách liên tục 24/24h và tức thời phục vụ sơ bộ đánh giá hiện trạng chất lượng nước tại các sông và phục vụ mục đích phát hiện, cảnh báo sớm khi có các vấn đề môi trường xuất hiện. Trong khi đó, kinh phí đầu tư ban đầu cũng như các chi phí vận hành, duy tu, bảo dưỡng lại không quá đắt đỏ và tốn kém như các loại hình quan trắc hiện đại khác (tele-monitoring, remote sensing…). I.3.2. Tình hình thiết kế chương trình quan trắc tự động môi trường nước tại Việt Nam Ở nước ta hiện nay chưa có trạm quan trắc môi trường nước tự động nào được lắp đặt, tuy vậy trong thời gian tới các trạm quan trắc tự động môi trường nước mặt lưu vực sông đã được dự kiến lắp đặt trong giai đoạn từ nay đến năm 2015 theo quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường Quốc gia đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phệ duyệt tài Quyết định 16/2007/QĐ- TTg như sau: Mạng lưới quan trắc tài nguyên nước mặt đến năm 2020 gồm 348 trạm, trong đó có 270 trạm quan trắc chất lượng nước sông, 116 trạm quan trắc chất lượng nước sông, hồ và 1580 điểm đo mưa. CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CøU II.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chính là các thông số vật lý, hóa học và sinh học đặc trưng cho môi trường nước nhằm mục đích đánh giá chất lượng môi trường nước và đề ra các biện pháp bảo vệ môi, khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước mặt lưu vực sông ở nước ta. Cụ thể là các thông số sau: Các thông số vật lý bao gồm: nhiệt độ (t0), độ dẫn điện (EC) Các thông số hóa học nh­: pH, hàm lượng oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD)… Các thông số sinh học nh­: coliform, fecal – coliform… II.2. Nội dung và mục tiêu nghiên cứu Chương trình quan trắc môi trường nước mặt lưu vực sông ở nước ta được thực hiện nhằm các mục tiêu chính như sau: Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt lưu vực sông. Đánh giá mức độ phù hợp các tiêu chuẩn cho phép của nước thải. Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo thời gian. Cảnh báo sớm các hiện tượng ô nhiễm môi trường nước mặt lưu vực sông. Theo các yêu cầu khác của công tác quản lý môi trường từng khu vực/địa phương. Quá trình xây dựng mục tiêu chương trình quan trắc là nhằm đảm bảo cho hoạt động quan trắc đạt được một trong các mục tiêu trên đây theo yêu cầu của cơ quan quản lý nhà nước. Để đạt được mục tiêu này cần thiết phải có những số liệu chính xác đáng tin cậy. II.3. Phương pháp nghiên cứu Trong phạm vi khóa luận, phương pháp nghiên cứu chủ yếu là so sánh ưu nhược điểm giữa hai phương pháp quan trắc đang được sử dụng hiện nay đó là: Phương pháp quan trắc gián đoạn bán tự động Phương pháp quan trắc tự động liên tục Từ đó rót ra tầm quan trọng của phương pháp quan trắc tự động liên tục trong công tác bảo vệ, quản lý môi trường cụ thể và từ đó thiết kế một chương trình quan trắc tự động môi trường nước mặt có khả năng áp dụng cho các lưu vực sông (LVS) ở Việt Nam, số liệu thu được mang tính chất đại diện góp phần đánh giá, cảnh báo và dự báo để từ đó đưa ra những chiến lược bảo vệ môi trường các lưu vực sông ở Việt Nam một cách toàn diện, hiệu quả. II.3.1. Phương pháp quan trắc gián đoạn bán tự động * Ưu điểm: Phương pháp quan trắc gián đoạn bán tự động có ưu điểm là chi phí đầu tư thấp hơn so với phương pháp quan trắc tự động liên tục. * Nhược điểm: Thông qua kết quả đo đạc các thông số riêng rẽ chúng ta sẽ gặp khó khăn trong việc đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường. Nguồn dữ liệu thu thập được từ các hoạt động quan trắc này là dữ liệu không liên tục và chỉ góp phần đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường lưu vực sông tại thời điểm tiến hành quan trắc. Trong quá trình lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu dễ xảy ra sai sót dẫn đến kết quả phân tích không chính xác, sai sè cao. II.3.2. Phương pháp quan trắc tự động liên tục * Ưu điểm: Cung cấp chuỗi số liệu tin cậy, tức thời và liên tục 24/24h làm cơ sở cho việc phát hiện và cảnh báo sớm các vấn đề môi trường, đánh giá hiện trạng, xu thế và diễn biến môi trường phục vụ công tác quản lý, bảo vệ môi trường và hoạch định chính sách. Tăng cường năng lực tự động quan trắc môi trường đối với môi trường nước mặt lục địa với phương pháp và công nghệ quan trắc tiên tiến, hiện đại. Hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, đưa công tác quan trắc môi trường ở nước ta sớm hội nhập với hệ thống quan trắc môi trường trong khu vực và toàn cầu. Mặt khác các trạm quan trắc môi trường tự động được kết nối với nhau bằng các công nghệ truyền số liệu qua đường điện thoại, internet, sóng radio, vệ tinh…và được thu thập xử lý ở trung tâm bởi các phần mềm chuyên dụng có khả năng cảnh báo, dự đoán và mô hình hóa. * Nhược điểm: Phương pháp quan trắc tự động liên tục là chi phí đầu tư thiết bị cao hơn rất nhiều so với phương pháp quan trắc gián đoạn bán tự động. Trong cả hai phương pháp quan trắc gián đoạn bán tự động và phương pháp quan trắc tự động liên tục sau khi xử lý các chuỗi số liệu thu thập được thì kết quả được so sánh với tiêu chuẩn giới hạn cho phép của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm theo tiêu chuẩn Việt nam Bảng 1: Giá trị giới hạn cho phép của các thông số và nồng đé các chất ô nhiễm trong môi trường nước mặt TT Thông sè Đơn vị Giá trị giới hạn A B 1 pH 6 đÕn 8,5 5,5 đÕn 9 2 BOD5 (200C) mg/l < 4 < 25 3 COD mg/l < 10 < 35 4 Oxy hoà tan mg/l # 6 # 2 5 Chất rắn lơ lửng mg/l 20 80 6 Asen mg/l 0,05 0,1 7 Bari mg/l 1 4 8 Cadimi mg/l 0,01 0,02 9 Chì mg/l 0,05 0,1 10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,05 11 Crom (III) mg/l 0,1 1 12 Đồng mg/l 0,1 1 13 Kẽm mg/l 1 2 14 Mangan mg/l 0,1 0,8 15 Niken mg/l 0,1 1 16 Sắt mg/l 1 2 17 Thuỷ ngân mg/l 0,001 0,002 18 Thiếc mg/l 1 2 19 Amoniac ( tính theo N) mg/l 0,05 1 20 Florua mg/l 1 1,5 21 Nitrat ( tính theo N) mg/l 10 15 22 Nitrit ( tính theo N) mg/l 0,01 0,05 23 Xianua mg/l 0,01 0,05 24 Phenola (tổng số) mg/l 0,001 0,02 25 Dầu, mì mg/l không 0,3 26 Chất tẩy rửa mg/l 0,5 0,5 27 Coliform MPN/100 ml 5000 10 000 28 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật (trừ DDT) mg/l 0,15 0,15 29 DDT mg/l 0,01 0,01 30 Tổng hoạt đé phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 31 Tổng hoạt đé phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 CHƯƠNG III. THIÕT KẾ CHƯƠNG TRÌNH III.1. Trạm quan trắc nước sông tự động, cố định III.1.1. Nguyên tắc thiết lập trạm quan trắc Căn cứ theo quyết định số 16/2007/QĐ-TTg ngày 29/01/2007. Bố trí các trạm quan trắc nước sông theo hệ thống sông, đảm bảo các sông chính trong hệ thống sông đều có trạm quan trắc. Các trạm quan trắc nước sông chỉ bố trí trên sông chính, không bố trí trên các kênh mương thoát nước nội đồng, tưới tiêu thuỷ lợi, kênh thoát nước thải thành phố và khu công nghiệp. Phải có