Kinh tế môi trường là gì “Kinh tế môi trường là công cụ kinh tế được sử dụng để nghiên cứu môi trường và điều đó cũng có nghĩa là trong tính toán kinh tế phải xét đến các vấn đề môi trường”. Những điểm cần ghi nhớ khi xem xét kinh tế môi trường: – Tài nguyên không tái tạo như dầu mỏ, than đá, khí đốt có thể bị cạn kiệt.
TỔNG QUAN
Tổng quan về WQI
WQI (Water Quality Index) là chỉ số tổng hợp phản ánh chất lượng nước thông qua các thông số được tính toán theo công thức toán học Chỉ số này cho phép đánh giá định lượng chất lượng nước và được biểu diễn trên một thang điểm Nghiên cứu đầu tiên về WQI tại Đức từ năm 1850 đã sử dụng sinh vật nước làm chỉ thị cho mức độ sạch Hiện nay, nhiều quốc gia đã áp dụng chỉ số WQI thông qua mô hình tính toán, cho phép so sánh chất lượng nước dựa trên một chỉ số duy nhất, mang lại sự đơn giản hơn so với việc phân tích nhiều thông số hóa sinh.
Các ứng dụng chính của WQI bao gồm hỗ trợ quá trình ra quyết định trong phân bổ tài chính và xác định ưu tiên, phân vùng chất lượng nước, thực thi tiêu chuẩn chất lượng, phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, công bố thông tin cho cộng đồng, và nghiên cứu khoa học nhằm đánh giá tác động của đô thị hóa đến chất lượng nước cũng như hiệu quả kiểm soát phát thải.
Quy trình xây dựng WQI cơ bản theo 4 bước sau:
Khi lựa chọn thông số chất lượng nước, cần căn cứ vào mục đích sử dụng, bao gồm chỉ số chất lượng nước thông thường và cho các mục đích đặc biệt Phương pháp Delphi hoặc phân tích nhân tố quan trọng có thể được áp dụng trong quá trình này Việc chọn lựa thông số không nên quá nhiều, vì sự thay đổi của một thông số sẽ ảnh hưởng đến chỉ số WQI cuối cùng Các thông số cần được chọn lựa dựa trên các chỉ thị như hàm lượng oxy, mức độ phú dưỡng, khía cạnh sức khỏe, bảo vệ thực vật, kim loại nặng, đặc tính vật lý và chất rắn lơ lửng.
Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo (tính toán chỉ số phụ):
Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác
Để tổng hợp các thông số vào chỉ số WQI, cần chuyển đổi chúng về cùng một thang đo Quá trình này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số, được tính bằng tỉ lệ giữa giá trị thông số và giá trị quy chuẩn.
Trọng số được xác định dựa trên tầm quan trọng khác nhau của các thông số đối với chất lượng nước, có thể sử dụng phương pháp Delphi và các tiêu chí đánh giá dựa vào mục đích sử dụng Việc tính toán trọng số cũng xem xét tầm quan trọng của các thông số đối với đời sống thủy sinh, các tiêu chuẩn hiện hành, đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, và áp dụng các phương pháp thống kê.
Để tính toán chỉ số WQI cuối cùng, có thể áp dụng các phương pháp phổ biến như trung bình cộng, trung bình nhân hoặc sử dụng giá trị lớn nhất từ các chỉ số phụ (Nguyễn Xuân Hoàn, 2014).
Tình hình nghiên cứu WQI trên thế giới
Nhiều quốc gia đã triển khai chỉ số chất lượng nước (WQI) trong thực tiễn, cùng với đó là sự quan tâm nghiên cứu từ các nhà khoa học trong và ngoài nước về các mô hình WQI Một số nghiên cứu và ứng dụng tiêu biểu đã được thực hiện tại các quốc gia phát triển trên thế giới.
WQI được phát triển cho từng bang tại Hoa Kỳ, với hầu hết các bang áp dụng phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (NSF), được gọi tắt là WQI-NSF Một số bang tiêu biểu trong việc áp dụng phương pháp này bao gồm
+ Bang Origon: WQI là một con số đại diện cho chất lượng nước tính toán từ 8 thông số: Nhiệt độ, DO, BOD, pH, Tổng N (ammonia+nitrate nitrogen), Tổng
P, Tổng rắn (Total solids), fecal coliform Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp delphi và tập hợp lại các biến số bằng phương pháp chuyên gia Chuyển đổi các biến số bằng cách logarit hóa để tính các chỉ số phụ OWQI được đưa ra từ năm
WQI, được phát triển từ năm 1970 và liên tục cải tiến, là chỉ số tổng hợp dùng để đánh giá chất lượng nước cho các hoạt động như câu cá và bơi lội Mô hình WQI hiện tại áp dụng phương pháp trọng số cân bằng và sử dụng công thức WQI với hàm bình phương điều hòa không trọng số.
Chỉ số chất lượng nước (WQI) được tính toán dựa trên các nhóm thông số quan trọng như độ trong của nước (độ đục, tổng rắn lơ lửng), hàm lượng oxy (DO), nhu cầu oxy (COD, BOD, TOC), các chất dinh dưỡng (tổng N, nitrat, tổng P) và vi khuẩn (tổng Coliform và Fecal Coliform) Giá trị của các thông số này được đánh giá thông qua phương pháp đường cong tỉ lệ, được xây dựng từ các tiêu chuẩn về nước mặt và nghiên cứu nồng độ ô nhiễm Hiện tại, mô hình WQI không áp dụng trọng số và sử dụng công thức trung bình cộng không trọng số để tính toán.
- Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The
Canadian Council of Ministers of the Environment- CCME, 2001) xây dựng, mô hình đó được sử dụng ở nhiều bang tại Canada
Trung tâm St Laurent (CSL) chịu trách nhiệm báo cáo chất lượng nước sông St Lawrence và đã đưa ra chỉ số WQI để đánh giá chất lượng nước.
Ai là giá trị trung bình của các biến vượt quá mức hướng dẫn Khi thông số vượt ngưỡng, tỷ lệ “giá trị thông số/mức hướng dẫn” sẽ được tính toán, với Ai là trung bình của các giá trị đó F i đại diện cho tần số của giá trị vượt mức so với tổng số giá trị thu được (Fi = Faccced/Ftotal) CSL tính toán các chỉ số chất lượng nước cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm bảo vệ loài thủy sinh, cung cấp nước sinh hoạt và quản lý môi trường nước mặn.
Phương pháp của Quebec dựa trên mô hình tiếp cận của New Zealand, trong đó WQI (Chỉ số chất lượng nước) được xác định là giá trị nhỏ nhất từ các giá trị WQI phụ Mỗi chỉ số phụ này được tính toán dựa trên một thông số quan trắc môi trường nước.
Chỉ số chất lượng nước (WQI) được tính bằng cách lấy giá trị nhỏ nhất trong các chỉ số phụ Isub1, Isub2,…, Isubn Phương pháp tính toán này khác với các phương pháp áp dụng tại Canada, sử dụng đường cong Delphi để đưa ra kết quả chính xác hơn.
Các chuyên gia đã phát triển một phương pháp để xác định mức độ quan trọng của các thông số trong môi trường nước thông qua việc sử dụng một đường phi tuyến Phương pháp này dựa trên ý kiến tổng hợp của các chuyên gia nhằm tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) phụ dựa trên các giá trị thông số Chỉ số Quebec được xác định là giá trị thấp nhất trong các giá trị WQI phụ.
F1 đại diện cho phần trăm các mẫu vượt quá mức hướng dẫn, F2 là phần trăm các thông số có ít nhất một mẫu vượt quá mức hướng dẫn, và F3 là giá trị cao nhất của mẫu vượt mức hướng dẫn Trong ba thành phần này, F2 tương tự như chỉ số của bang Alberta và F3 tương tự chỉ số của trung tâm St Laurent, trong khi F1 không giống bất kỳ phương pháp nào khác Các mức WQI khác nhau được áp dụng cho các mục đích sử dụng khác nhau.
Phương pháp Manitoba đã được áp dụng mà không có bất kỳ thay đổi nào từ phương pháp tại bang British Columbia Qua 4 năm nghiên cứu tại 8 vùng khác nhau thuộc Manitoba, kết quả cho thấy phương pháp của British Columbia hoàn toàn phù hợp với điều kiện tại Manitoba.
Phương pháp Ontario được áp dụng tại bang Ontario, dựa trên phương pháp của British Columbia nhưng điều chỉnh giá trị F3 thành giá trị trung bình thay vì giá trị cao nhất Điều này nhằm khắc phục một số vấn đề phát sinh từ phương pháp British Columbia khi có những giá trị quá cao so với tiêu chuẩn chất lượng Các thông số môi trường được sử dụng để tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) bao gồm: clorua, fecal coliform, đồng, sắt, chì, kẽm, mangan, natri, tổng nitrogen, tổng phosphorus, oxy hòa tan (DO), sulfát, pH và tổng rắn.
Các quốc gia châu Âu chủ yếu dựa vào WQI – NSF của Hoa Kỳ để phát triển, nhưng mỗi quốc gia và địa phương lại lựa chọn các thông số và phương pháp tính chỉ số phụ riêng.
Các quốc gia như Malaysia và Ấn Độ đã phát triển chỉ số chất lượng nước (WQI) dựa trên tiêu chuẩn của NSF (Hoa Kỳ), nhưng mỗi quốc gia có khả năng xây dựng nhiều loại WQI khác nhau phù hợp với từng mục đích sử dụng cụ thể.
Tình hình nghiên cứu WQI tại Việt Nam
Hiện tại, chỉ có những nghiên cứu về Chỉ số chất lượng nước (WQI) ở Việt Nam mà chưa được triển khai chính thức Là một quốc gia đang phát triển, Việt Nam đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm nước thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt, gây ra nhiều lo ngại cho cả cơ quan quản lý nhà nước và các tổ chức khác Tình hình này đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu khoa học, dẫn đến một số nghiên cứu điển hình về WQI trong thời gian gần đây.
- Nghiên cứu của TS Tôn Thất Lãng, TS Phạm Thị Minh Hạnh, cách tiếp cận cải tiến từ WQI – NSF
Năm 2007, Tôn Thất Lãng thực hiện nghiên cứu về chỉ số chất lượng nước nhằm đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu Mô hình WQI được áp dụng, sử dụng phương pháp Delphi để xác định các thông số tính toán WQI Qua quá trình phỏng vấn, 40 chuyên gia về chất lượng nước từ các trường đại học, viện nghiên cứu và trung tâm môi trường đã được tham vấn Kết quả cuối cùng chọn ra 06 thông số chất lượng nước bao gồm BOD, Tổng Coliform, DO, SS, pH và COD Chỉ số WQI được tính toán với trọng số theo công thức n i i i=1.
Trong đó, Wi đại diện cho trọng số, phản ánh mức độ quan trọng của từng thông số chất lượng nước, trong khi qi là chỉ số phụ tương ứng với thông số chất lượng nước thứ i.
Dựa trên chỉ số WQI, tác giả phân loại và đánh giá chất lượng nước theo thang điểm từ 0 đến 100; trong đó, giá trị WQI cao hơn cho thấy chất lượng nước tốt hơn.
Theo Phạm Thị Minh Hạnh (2010), chỉ số chất lượng nước được phân thành hai loại: chỉ số chất lượng nước cơ bản (IB) và chỉ số chất lượng nước tổng hợp (IO) Chỉ số IB dựa trên các thông số như COD, BOD5, DO, độ đục, TSS, N-NH4, P-PO4 và tổng coliform, trong khi chỉ số IO sử dụng tám thông số khác để đánh giá chất lượng nước.
IB, pH và các chất độc hại (phenols, pesticides, cyanide kim loại nặng: As, Cd, Cr,
Pb, Hg, Zn, Cu and Ni) WQI được chia làm 5 mức, mức càng cao thì chất lượng môi trường nước càng tốt
- Mô hình WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mê Công
Các thông số tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) bao gồm: độ hòa tan oxy (DO), amoni (NH4+), nhu cầu oxy hóa học (COD) và tổng phospho (P) WQI cho từng trạm quan trắc được xác định theo công thức cụ thể.
Điểm số của mỗi mẫu được xác định dựa trên các chỉ tiêu như DO, NH4, COD và tổng P Cụ thể, nếu tất cả các chỉ tiêu này đáp ứng được mức hướng dẫn, mẫu sẽ nhận được 2 điểm; nếu chỉ có NH4 và tổng P đạt yêu cầu, mẫu sẽ nhận 1 điểm; trong các trường hợp còn lại, mẫu sẽ không được điểm nào.
• M: Số điểm tối đa có thể đạt được của các mẫu trong 1 năm
Sau khi tính toán WQI, mức độ ảnh hưởng đến con người dựa vào điểm số WQI được phân loại theo 04 mức A, B, C, D thang điểm từ 1 đến 10 điểm
Vào năm 2008, Lê Trình đã thực hiện một nghiên cứu quan trọng về phân vùng chất lượng nước tại thành phố Hồ Chí Minh, dựa trên các chỉ số chất lượng nước (WQI) Đây là một trong những công trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam liên quan đến WQI, trong đó bốn mô hình WQI đã được phát triển và tính toán dựa trên hai mô hình cơ bản từ Hoa Kỳ và Ấn Độ.
Mô hình cơ bản của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI) được tính theo hai công thức: công thức dạng tổng (WA-WQI) và công thức dạng tích (WM-WQI) Giá trị WQI nằm trong khoảng từ 0 đến 100, với WQI = 0 tương ứng với chất lượng nước kém nhất và WQI = 100 tương ứng với chất lượng nước tốt nhất Dựa trên mô hình NSF-WQI, đề tài đã cải tiến thành ba mô hình phù hợp với đặc điểm chất lượng nước.
TP Hồ Chí Minh: Mô hình NSF-WQI/HCM; Mô hình HCM-WQI; Mô hình HCM-WQI6TS
+ Mô hình Bhargava (1983), WQI cho mỗi mục đích sử dụng nước (chẳng hạn, cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…) được tính toán theo công thức:
• Giá trị hàm nhạy của thông số I, nhận giá trị trong khoảng 0,01 ÷ 1
• Fi được xác định từ hàm nhạy đối với thông số i
• n: số thông số chất lượng nước lựa chọn (n=3÷5, tùy thuộc vào mục đích sử dụng nước)
WQI i là chỉ số chất lượng nước cho các mục đích sử dụng khác nhau, trong đó k đại diện cho số lượng mục đích sử dụng nước Công thức có thể bao gồm các hệ số thể hiện các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước.
Nước có nhiều mục đích sử dụng khác nhau, và việc phân loại chất lượng nước là rất quan trọng Trong nghiên cứu này, tác giả không tập trung vào các thông số ô nhiễm có độc tính cao mà thay vào đó đề xuất các mô hình WQI cải tiến như HCM-WQI, NSF-WQI/HCM và WQIBHCM để phân loại chất lượng nước các sông, kênh rạch tại TP Hồ Chí Minh Chất lượng nước được phân chia thành 5 loại, giúp đánh giá và quản lý hiệu quả tài nguyên nước trong khu vực.
Dựa trên phân loại chất lượng nước, các sông khảo sát được chia thành các vùng chất lượng khác nhau, tức là mỗi sông sẽ được phân đoạn thành các khu vực Mỗi đoạn của sông sẽ được coi là có cùng mức chất lượng nước nếu chúng thuộc về cùng một loại khi được đánh giá qua chỉ số WQI.
Nhóm tác giả Nguyễn Văn Hợp, Phạm Nguyễn Anh Thi và cộng sự đã thực hiện đánh giá chất lượng nước sông Bồ, Thừa Thiên Huế vào năm 2010, so sánh hai phương pháp Bhargava và NSF-WQI Họ đã chọn mô hình Bhargava-WQI điều chỉnh để tính toán WQI tổng quát cho sông Bồ, dựa trên 09 thông số: pH, DO, SS, EC, BOD5, COD, N-NO3, P-PO4 và TC Nghiên cứu cũng chỉ ra hạn chế của WQI, đó là hiện tượng “che khuất” (eclipsing), khiến giá trị của các thông số riêng biệt bị ẩn đi trong giá trị WQI tổng thể Do đó, nhóm tác giả đã kết hợp đánh giá chất lượng nước không chỉ dựa vào WQI mà còn thông qua từng thông số riêng lẻ để có cái nhìn rõ ràng hơn về chất lượng nước.
Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu Thủy năm 2012, việc xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước sông tại Đà Nẵng đã được thực hiện bằng cách áp dụng hai mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) Mô hình đầu tiên là phương pháp Bhargava từ Ấn Độ với những cải tiến, và mô hình thứ hai là phương pháp do Tổng cục Môi trường thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường phát triển Cả hai mô hình này đều phù hợp để phân vùng và đánh giá chất lượng nước tại TP Đà Nẵng, đồng thời không phụ thuộc vào ý kiến chuyên gia và trọng số.
9 ứng dụng phần mềm WQUIS để quản lý chất lượng nước sông khu vực TP Đà Nẵng
Theo nghiên cứu của Phạm Thị Thanh Thúy vào năm 2012, chất lượng nước sông Công đã được đánh giá từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu, với việc đề xuất các giải pháp bảo vệ thông qua phương pháp WQI của Tổng cục Môi trường Nghiên cứu không chỉ tập trung vào chỉ số WQI mà còn thực hiện đánh giá thải lượng ô nhiễm, sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sông Công Điểm khác biệt của nghiên cứu này là tác giả chỉ sử dụng phương pháp WQI mà không so sánh với các mô hình tính khác, đồng thời bổ sung phần đánh giá sức chịu tải cho khu vực nghiên cứu.
Tập mờ và tình hình đánh giá chất lượng nước bằng đánh giá toàn diện mờ trong nước
Lý thuyết tập hợp mờ FCE, được sáng lập bởi giáo sư L.A Zadeh tại Đại học California, Berkeley vào năm 1965, giới thiệu khái niệm tập mờ để biểu diễn những thông tin mờ và không chắc chắn như ô nhiễm nặng, ô nhiễm nhẹ và không ô nhiễm Từ lý thuyết này, logic mờ đã được phát triển nhằm thực hiện lập luận xấp xỉ, cho phép xử lý dữ liệu phi tuyến tính, ngôn ngữ không rõ ràng và thông tin không chắc chắn Phương pháp logic mờ giúp cung cấp thông tin lôgic, đáng tin cậy và minh bạch từ dữ liệu thu thập đến các bộ dữ liệu trong hệ thống ứng dụng môi trường.
1.4.2 Tình hình đánh giá chất lượng nước bằng đánh giá toàn diện mờ trong nước
Nghiên cứu của Chế Đình Lý (2012) tại Viện Môi trường và Tài nguyên, ĐHQG-HCM chỉ ra rằng phương pháp đánh giá đơn yếu tố không thể phản ánh chính xác chất lượng nước, vì chỉ cung cấp thông tin về từng yếu tố mà không đưa ra kết luận tổng thể về mức độ ô nhiễm Mặc dù chỉ số chất lượng nước giúp định lượng tốt hơn, nhưng có thể dẫn đến các kết luận không hợp lý Để khắc phục những hạn chế này, phương pháp đánh giá toàn diện dựa trên lý thuyết “mờ” được đề xuất, bao gồm 5 bước: thiết lập ma trận V (yếu tố, địa điểm), lựa chọn hệ thống phân bậc chất lượng bằng ma trận U, chọn phương pháp và tính toán trọng số cho các yếu tố, tính ma trận mờ R cho các địa điểm, và cuối cùng là tính vec tơ giá trị hàm thành viên để kết luận về bậc chất lượng của các địa điểm.
Để đánh giá chất lượng nước cho các mẫu phân tích, tác giả đã sử dụng 9 yếu tố quan trọng, bao gồm pH, TSS, DO, độ đục, NO2-N và NO3-N 13 tham gia đánh giá đã được huy động để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của các kết quả phân tích.
NH3-H, COD, tổng coliform Các bậc đánh giá dựa vào hướng dẫn của Quyết định 879/QĐ-TCMT của Tổng cục môi trường
Sử dụng ba mẫu giám sát thử nghiệm tại một doanh nghiệp và áp dụng phương pháp đánh giá toàn diện dựa trên lý thuyết “mờ”, kết quả cho thấy chất lượng nước bị ô nhiễm nghiêm trọng Phương pháp này đã được tác giả tin học hóa thông qua bộ tính toán tự động trong phần mềm Excel.
Theo Chế Đình Lý (2013), việc đánh giá chất lượng nước sông Sài Gòn tại Bình Dương thông qua WQI và QCVN 08:2008 còn đơn giản và chỉ mang tính thời điểm, dẫn đến kết quả không chính xác khi các thông số chất lượng không đồng nhất Phương pháp tính WQI dựa trên một chỉ số định lượng cố định không đảm bảo tính hợp lý, khiến cho việc đánh giá chất lượng nước trong các khoảng thời gian dài trở nên khó khăn Chỉ số mờ FCE được đề xuất như một giải pháp thay thế hiệu quả, khắc phục những hạn chế của WQI.
Năm 2014, theo nghiên cứu của nhóm tác giả Lê Hoàng Bảo Trân, Chế Đình
Nghiên cứu của Lý và Nguyễn Hiền Thân tại Viện Môi trường và Tài nguyên đã so sánh kết quả đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp đánh giá toàn diện mờ và chỉ số chất lượng nước, tập trung vào sông Đồng Nai Kết quả đánh giá cho thấy chất lượng nước tại đoạn sông Đồng Nai có những biến đổi đáng kể, cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và bảo vệ nguồn nước.
Sông Đồng Nai là nguồn cấp nước chính cho TP.HCM, TP.Biên Hòa và nhiều khu công nghiệp, nhưng hiện nay chất lượng nước đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do các nguồn thải từ đô thị và khu công nghiệp Nghiên cứu đánh giá ô nhiễm bằng phương pháp đánh giá toàn diện mờ (FCE) tại 18 điểm quan trắc trong giai đoạn 2005 - 2012 cho thấy Đoạn 1 và Đoạn 2 không bị ô nhiễm, Đoạn 3 ô nhiễm trung bình, và Đoạn 4 ô nhiễm nhẹ So sánh giữa phương pháp FCE và chỉ số chất lượng nước (WQI) cho thấy hai phương pháp này không có sự khác biệt lớn, nhưng FCE ít bị ảnh hưởng bởi các giá trị bất thường hơn WQI.
Năm 2016, theo nghiên cứu của tác giả Bùi Việt Hưng, Đại học Khoa học –
Đánh giá chất lượng nguồn nước mặt tại huyện An Phú, thành phố Hồ Chí Minh, được thực hiện thông qua các chỉ số FCE và WQI Phương pháp chỉ số mờ FCE được áp dụng để xác định hiện trạng chất lượng nước, với các bước tính toán cụ thể nhằm đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá.
Bước đầu tiên trong nghiên cứu là xác định các yếu tố đánh giá chất lượng nước, bao gồm 7 yếu tố quan trọng: pH, DO, COD, BOD5, TSS, N-NH3 và Tổng Coliform.
Bước 2 trong nghiên cứu này là xây dựng hệ thống phân bậc cho các yếu tố đánh giá chất lượng nước, được chia thành 5 bậc dựa trên Quyết định 879/QĐ-TCMT Năm bậc chất lượng nước bao gồm: I - Chưa ô nhiễm, II - Ô nhiễm nhẹ, III - Ô nhiễm trung bình, IV - Ô nhiễm nặng, và V - Ô nhiễm nghiêm trọng.
Để đưa ra kết luận toàn diện dựa trên đa yếu tố, bước quan trọng là tính toán các hàm thành viên Cần thiết lập các biểu thức cho hàm thành viên tương ứng với từng thông số tham gia đánh giá ở các bậc khác nhau.
- Bước 4 Xây dựng ma trận đánh giá mờ Từ m thông số đánh giá cho một
15 mẫu quan trắc và hệ thống k bậc chất lượng và lập thành ma trận mờ R (R là m x k) cho từng mẫu cần đánh giá
Bước 5 trong quá trình xác định trọng số của các thông số thành phần là sử dụng phương pháp Entropy Phương pháp này giúp đo lường kích thước của thông tin, với nguyên tắc rằng chỉ thị nào chứa nhiều thông tin hơn sẽ có ảnh hưởng lớn hơn trong quyết định Vì vậy, Entropy được áp dụng để gán trọng số cho các chỉ thị môi trường, nhằm tối ưu hóa quá trình ra quyết định.
Nghiên cứu về chất lượng nguồn nước mặt tại huyện An Phú, tỉnh An Giang trong năm 2016 thông qua chỉ số WQI và phương pháp chỉ số mờ FCE cho thấy nguồn nước đang bị ô nhiễm nghiêm trọng và có sự biến động lớn về chất lượng Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số mờ FCE mang lại cơ sở lý luận rõ ràng và chính xác hơn so với WQI Kết quả từ phương pháp FCE bước đầu cho thấy sự phù hợp với thực trạng sử dụng nước của địa phương trong năm 2016.
Năm 2017, nghiên cứu của Bùi Việt Hưng và Lê Xuân Anh tại Đại học Khoa học – Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh đã tập trung vào việc điều chỉnh công thức chỉ số đánh giá chất lượng nước mặt.
Các bước tính toán trong phương pháp đánh giá toàn diện mờ như sau:
Để chuẩn hoá tập hợp các yếu tố đánh giá chất lượng nước, nghiên cứu này đã xác định 9 yếu tố quan trọng bao gồm pH, DO, COD, BOD5, TSS, N-NH4, P-PO4, Tổng Coliform và độ đục Những yếu tố này sẽ được sử dụng trong mô hình đánh giá chất lượng nước.
PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
2.1 WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước theo quyết định 879 của Tổng cục môi trường
Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm Quan trắc nước mặt lục địa (số liệu đã qua xử lý);
Bước 2: Tính toán các giá trị WQI thông số theo công thức;
Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước
Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc
Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Số liệu để tính chỉ số chất lượng nước (WQI) được thu thập từ quan trắc nước mặt theo đợt cho các quan trắc định kỳ, hoặc là giá trị trung bình của các thông số trong một khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên tục.
+ Các thông số được sử dụng để tính WQI thường bao gồm các thông số:
DO, nhiệt độ, BOD 5 , COD, N-NH 4+ , P-PO4 3- , TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH;
Dữ liệu quan trắc đã được xử lý kỹ lưỡng, đảm bảo loại bỏ các giá trị sai lệch, phù hợp với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm soát chất lượng số liệu.
- Tính toán WQI theo từng thông số
WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N-NH4+, P-PO43-, TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức như sau:
BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 2.1 tương ứng với mức i
Giá trị BPi+1 đại diện cho nồng độ giới hạn trên của thông số quan trắc được quy định trong bảng 1, tương ứng với mức i+1 Giá trị WQI tại mức i được ký hiệu là qi, trong khi qi+1 là giá trị WQI tại mức i+1, cũng được nêu trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp là giá trị của thông số quan trắc được sử dụng trong quá trình tính toán.
Bảng 2.1 Quy định các giá trị qi, BPi
Giá trị BPi quy định đối với từng thông số
Khi giá trị Cp của thông số trùng với giá trị BPi trong bảng, WQI của thông số chính có thể được xác định bằng giá trị qi tương ứng.
+ Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa
Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa:
Tính giá trị DO bão hòa:
T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C)
Tính giá trị DO % bão hòa: DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100
DO hòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)
Bước 2: Tính giá trị WQIDO:
Cp: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 2-1
Bảng 2.2 Quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1
Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 2-2
Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100
Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 2-2
Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1
+ Tính giá trị WQI đối với thông số pH
Bảng 2.3 quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH
Nếu giá trị pH≤5.5 thì WQIpH bằng 1
Nếu 5,5< giá trị pH
