Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Bài tiểu luận Ứng dụng GIS và Viễn thám trong Quản lý Môi trường GVGD: TS. Lê Văn Trung HVTH: Trần Diễm Châu MSHV: 12263194 Lớp: Cao học QLMT 2012 Tháng 11 năm 2012 Bài tiểu luận Ứng dụng GIS và Viễn thám trong Quản lý Môi trường HVTH: Trần Diễm Châu MSHV: 12263194 – Lớp: Cao học QLMT 2012 Đề tài: ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ NHIỄM BẨN VI SINH TRÊN SÔNG VÀ KÊNH RẠCH Ở TPHCM NĂM 2011 Nội dung báo cáo: ‘1. Giới thiệu chung ‘1.1. Mục tiêu nghiên cứu ‘1.2. Đối tượng nghiên cứu ‘1.3. Phương pháp thực hiện ‘2. Tổng quan tình hình nghiên cứu nhiễm bẩn E.coli và Total coliform ‘2.1. Thế giới ‘2.2. Việt Nam ‘3. Ứng dụng GIS và Viễn thám trong quản lý nhiễm bẩn E.coli và Total coliform trên sông Sài Gòn và các kênh rạch nội - ngoại thành ở TpHCM. ‘3.1. Phạm vi nghiên cứu ‘3.1.1. Thời gian ‘3.1.2. Không gian ‘3.1.3. Các chủng vi sinh nghiên cứu: E.coli và Total coliform ‘3.2. Phương pháp thực hiện ‘3.2.1. Lấy mẫu, phân tích, xử lý số liệu ‘3.2.2. Ứng dụng GIS trong quản lý nhiễm bẩn E.coli và Total coliform ‘3.3. Kết quả và nhận xét ‘4. Kết luận và kiến nghị ‘4.1. Kết luận ‘4.2. Kiến nghị ‘5. Tài liệu tham khảo Ứng dụng GIS trong quản lý nhiễm bẩn vi sinh trên sông và kênh rạch ở TpHCM năm 2011 2 1. Giới thiệu chung: 1.1. Mục tiêu nghiên cứu: • Xác định mức nhiễm bẩn vi sinh trên sông và kênh rạch ở TpHCM • Ứng dụng GIS để xác định sự phân bố ô nhiễm vi sinh vật trên các dòng sông và kênh rạch nội – ngoại thành ở TpHCM trong năm 2011. 1.2. Đối tượng nghiên cứu: sự nhiễm bẩn vi sinh - cụ thể là E.coli và Total coliform (gọi tắt là nhiễm bẩn vi sinh) 1.3. Phương pháp thực hiện: 1.3.1. Phương pháp tổng quan tài liệu 1.3.2. Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập thông tin 1.3.3. Phương pháp thông kê và xử lý số liệu 1.3.4. Phương pháp phân tích mẫu 1.3.5. Phương pháp bản đồ 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu nhiễm bẩn E.coli và Total coliform 2.1. Thế giới Hầu hết các sinh vật gây bệnh có trong mặt nước thường xuất phát từ nguồn gốc phân người và động vật. Do đó, bất kỳ sinh vật nào có mặt trong đường ruột của người và động vật và thỏa mãn các điều kiện nêu trên đều có thể dùng làm sinh vật chỉ thị. Tổng coliforms (total coliforms), fecal coliforms, fecal streptococci, và clostridium perfringens, thường là các sinh vật chỉ thị được dùng để phát hiện sự ô nhiễm phân của nước. Trong số đó, nhóm tổng coliforms (total coliforms group) bao gồm Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Citrobacter fruendii, . thường được sử dụng nhất. Total coliforms thường được dùng để đánh giá khả năng bị ô nhiễm phân của nước uống. Fecal coliforms được dùng với các loại nước sông suối bị ô nhiễm, nước cống, nước hồ bơi, . Ở các nước vùng ôn đới Escherichia coli (E. coli) là loại chiếm ưu thế trong đường ruột người, trong lúc đó ở các nước vùng nhiệt đới E. coli không phải là loại vi khuẩn chủ yếu trong ruột người. Vì vậy, total coliforms là test thường được dùng để phát hiện khả năng ô nhiễm phân các nguồn nước ở vùng này (Hoàng Thái Long, 2007) Fecal streptococci, cũng là một loại vi khuẩn đường ruột, nhưng có nhiều ở động vật hơn ở người. Do đó, tỷ số của Fecal coliforms và Fecal streptococci (FC/FS) có thể cho biết nước đang bị ô nhiễm phân người hay phân động vật. Khi tỷ số này lớn hơn hoặc bằng 4.0, nước được xem là bị ô nhiễm phân người. Khi tỷ số này nhỏ hơn 0.7 thì nước được xem là bị ô nhiễm phân động vật (Hoàng Thái Long, 2007). 2.2. Việt Nam Các chủng vi sinh được dùng để đánh giá chất lượng nước được quy định trong QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt. Theo đó, các chủng này gồm có E.coli, Total coliform. Phương pháp phân tích xác định thông số vi sinh đối với chất lượng nước mặt được thực hiện theo hướng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn phân tích tương ứng của các tổ chức quốc tế, đối với chỉ tiêu vi sinh (tổng coliforms, coliforms phân, E.coli) thì là tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6187-1-1996 (tương ứng với tiêu chuẩn ISO 9308-1-1990): Chất lượng nước – Phát hiện và đếm vi khuẩn coliforms, vi khuẩn coliforms chịu nhiệt và Escherichia coli giả định. Phần 1: Phương pháp màng lọc (Bộ TNMT, 1996). 3. Ứng dụng GIS và Viễn thám trong quản lý nhiễm bẩn E.coli và Total coliform trên sông Sài Gòn và các kênh rạch nội - ngoại thành ở TpHCM. 3.1. Phạm vi nghiên cứu 3.1.1. Thời gian: giai đoạn mùa khô (tháng 4 – 5) và mùa mưa (tháng 8 – 9) năm 2011 3.1.2. Không gian: Hình 1. Khu vực nghiên cứu 3.1.3. Các chủng vi sinh nghiên cứu: E.coli và Total coliform 3.2. Phương pháp thực hiện 3.2.1. Lấy mẫu, phân tích, xử lý số liệu: - Lấy mẫu: 88 mẫu được lấy mỗi mùa tại 10 vị trí trên sông Sài Gòn, 24 vị trí trên 6 kênh rạch ngoại thành và 10 vị trí trên 5 kênh rạch nội thành vào hai thời điểm nước ròng và nước lớn trong thánh để đánh giá diễn biến mức độ nhiễm bẩn nguồn nước mặt ở thành phố theo lưu vực và theo mùa, cũng như đánh giá ảnh hưởng của thủy triều đến chất lượng nước. Vị trí lấy mẫu được xác định theo đặc điểm địa hình, chế độ thủy văn, tính chất môi trường sinh thái và điều kiện kinh tế xã hội khác nhau của từng khu vực. Ghi chú: tên mẫu trên mỗi kênh / sông được đặt theo thứ tự từ thượng nguồn đến hạ nguồn. Thông tin chi tiết về các vị trí lấy mẫu thể hiện ở Phụ lục 1. - Phân tích mẫu: Hình 2. Phương pháp phân lập vi sinh 3.2.2. Ứng dụng GIS trong quản lý nhiễm bẩn E.coli và Total coliform - Phần mềm sử dụng: MapInfo, phiên bản 10.5 - Biểu diễn các vị trí lấy mẫu lên bản đồ Hình 3. Biểu diễn các điểm lấy mẫu trên bản đồ 3.3. Kết quả và nhận xét - Biểu diễn sự phân bố nhiễm bẩn vi sinh trên bản đồ Hình 4. Sự phân bố nhiễm bẩn E.coli mùa khô và mưa năm 2011  Qua hình 4, ta có thể thấy nhìn chung, các vị trí trên kênh rạch có mức nhiễm bẩn E.coli cao hơn trên sông. Đó là do lưu lượng dòng chảy trên kênh rạch luôn nhỏ hơn sông và diện tích mặt thoáng cũng nhỏ hơn nên ít hấp thụ được oxy và do đó khả năng tự làm sạch kém hơn. Ngoài ra, kênh rạch còn là nơi tiếp nhận trực tiếp nước thải và chất thải rắn từ các khu công nghiệp, khu chế xuất, các cơ sở sản xuất lân cận, và nước thải, rác thải sinh hoạt từ các hộ gia đình dọc bờ kênh, trước khi chảy ra sông. Vào mùa khô, ô nhiễm cao chủ yếu tập trung trong khu vực nội thành (cả 5 lưu vực kênh) trong khi mùa mưa, cả khu vực ngoại thành (Suối Cái – Xuân Trường (mẫu SCx) và Ba Bò (mẫu BBx)) cũng bị ô nhiễm rất cao. Tương tự, qua hình 5 ta thấy các vị trí trên kênh rạch có mức nhiễm bẩn Total coliforms cao hơn trên sông, mùa khô ô nhiễm cao hơn mùa mưa. Vào mùa khô, ô nhiễm cao tập trung khu vực ngoại thành (Suối Cái – Xuân Trường, Ba Bò) trong khi mùa mưa, cả khu vực nội thành cũng bị ô nhiễm nặng. Hình 5. Sự phân bố nhiễm bẩn Total coliform mùa khô và mưa năm 2011 4. Kết luận và kiến nghị 4.1. Kết luận - Một thành công của báo cáo này là đã thể hiện được sự phân bố nhiễm bẩn E.coli và Total coliform trên sông và kênh rạch ở TpHCM năm 2011 một cách rất trực quan nhờ vào công cụ hỗ trợ là phần mềm MapInfo về GIS. - Do dữ liệu hạn chế, thiếu các lớp dữ liệu hiện trạng sử dụng đất và lớp dữ liệu độ cao (phân chia lưu vực) nên báo cáo này không thể hiện được ảnh hưởng của sử dụng đất đến mức nhiễm bẩn cũng như phỏng đoán sự lan truyền nhiễm bẩn từ vùng này đến vùng khác. 4.2. Kiến nghị - GIS là một công cụ quản lý rất tiện lợi, chẳng những giúp ta thể hiện được sự phân bố nhiễm bẩn vi sinh theo không gian mà còn thể hiện được mức độ (độ lớn) của nồng độ vi sinh, giúp các nhà quản lý thuận tiện hơn trong việc quản lý nhiễm bẩn cũng như truy xét nguồn gốc của chất ô nhiễm. Do đó, kiến nghị các nhà quản lý nên tận dụng nhiều hơn những tiện ích mà công cụ này mang lại, giúp việc quản lý trở nên hợp lý hơn và khoa học hơn. - Kiến nghị việc phát triển đề tài: kết hợp chồng lớp dữ liệu nhiễm bẩn với các lớp dữ liệu về trạng sử dụng đất và độ cao (phân chia lưu vực) để xác định được ảnh hưởng của hiện trạng sử dụng đất đến mức nhiễm bẩn vi sinh và hướng lan truyền sự nhiễm bẩn này để có giải pháp quản lý, ngăn chặn tốt hơn. 5. Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo chủ yếu: Trần Diễm Châu (2011). Đánh giá ảnh hưởng của sử dụng đất đến mức nhiễm bẩn vi sinh trên sông và kênh rạch ở TpHCM. Luận văn cao học, Đại Học Bách Khoa TpHCM. Tài liệu khác: Hoàng Thái Long (2007). Giáo trình Hóa học Môi trường. Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học Huế, Huế. Bộ TNMT (1996). TCVN 6187-1:1996 Chất lượng nước. Phát hiện và đếm vi khuẩn coliform, vi khuẩn coliform chịu nhiệt và Escherichia coli giả định. Phần 1: Phương pháp màng lọc.