Quan trắc môi trường (Environmental monitoring) Nguyễn Thị Thu Hà Bộ môn: Công nghệ Môi trường Khoa: Tài nguyên Môi trường Nội dung môn học PHẦN I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  Chương Quan trắc phân tích mơi trường  Chương Các vấn đề liên quan  Chương Đảm bảo chất lượng kiểm sốt chất lượng quan trắc mơi trường PHẦN II TỔ CHỨC THỰC HIỆN QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG  Chương Xây dựng chương trình quan trắc  Chương Phương pháp lấy mẫu bảo quản  Chương Phương pháp phân tích  Chương Phương pháp xử lý số liệu Chương Khái niệm quan trắc phân tích mơi trường Khái niệm mơi trường Mơi trường: bao gồm yếu tố tự nhiên vật chất nhân tạo bao quanh người, có tác động đến đời sống, sản xuất, tồn phát triển người sinh vật Môi trường tự nhiên: bao gồm tất yếu tố lí học, hố học, chất hữu vơ khí quyển, thủy quyển, thạch Thành phần mơi trường yếu tố vật chất tạo thành môi trường đất, nước, khơng khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái hình thái vật chất khác Môi trường định chất lượng tồn sống Khái niệm Quan trắc mơi trường Quan trắc mơi trường q trình thu thập thông tin tồn biến đổi nồng độ chất mơi trường có nguồn gốc từ thiên nhiên hay nhân tạo, trình thực phép đo lường nhắc lại nhiều lần với mật độ mẫu đủ dày khơng gian thời gian để từ đánh giá biến đổi xu chất lượng môi trường Quan trắc môi trường  Theo Luật bảo vệ môi trường 2005, quan trắc môi trường q trình theo dõi có hệ thống môi     trường, yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá trạng, diễn biến chất lượng môi trường tác động xấu môi trường Đo lường, ghi nhận thường xuyên đồng chất lượng môi trường yếu tố liên quan đến chất lượng môi trường (UNEP, 2000) Sử dụng phức hợp biện pháp khoa học, công nghệ, kỹ thuật nhằm thu thập thông tin mức độ, trạng hay xu chất lượng môi trường (Cục Bảo vệ mơi trường) Quan trắc mơi trường quy trình lặp lặp lại hoạt động quan sát đo lường hay nhiều thông số chất lượng môi trường, quan sát thay đổi diễn giai đoạn thời gian (ESCAP, 1994) Monitoring môi trường trình quan trắc đo đạc thường xuyên với mục tiêu xác định nhiều tiêu tính chất vật lý, hóa học, sinh học thành phần mơi trường theo kế hoạch lập sẵn thời gian, khơng gian, phương pháp quy trình đo lường để cung cấp thơng tin có độ tin cậy, độ xác cao làm để đánh giá diễn biến chất lượng môi trường, để so sánh trạng thái môi trường nơi với nơi (Phạm Ngọc Đăng, 2000) Quan trắc môi trường Nhu cầu thông tin môi trường Quản lý môi trường Đo lường lặp lại Sử dụng thông tin Thông tin môi trường Hiện trạng xu biến đổi chất lượng mơi trường Phân tích mơi trường Phân tích mơi trường đánh giá mơi trường tự nhiên suy thoái người nguyên nhân khác gây Đây vấn đề quan trọng qua biết yếu tố cần quan trắc biện pháp cần áp dụng để quản lý, giúp tránh khỏi thảm hoạ sinh thái xẩy Phân tích mơi trường Phân tích áp lực phát triển tới mơi trường Phân tích trạng thái tồn thành phần yếu tố môi trường Đưa giải pháp Mục đích Ðể đánh giá hậu ô nhiễm đến sức khoẻ môi trường sống người, xác định mối quan hệ nhân nồng độ chất nhiễm Ðể đảm bảo an tồn cho việc sử dụng tài ngun (khơng khí, nước, đất, sinh thái.v.v) vào mục đích kinh tế Ðể thu số liệu hệ thống dạng điều tra chất lượng môi trường cung cấp ngân hàng liệu cho sử dụng tài nguyên tương lai Ðể nghiên cứu đánh giá chất ô nhiễm hệ thống tiếp nhận chúng (xu thế, khả gây ô nhiễm) Ðể đánh giá hiệu biện pháp kiểm soát luật pháp phát thải Ðể tiến hành biện pháp khẩn cấp vùng có ô nhiễm đặc biệt Vai trò ý nghĩa Vai trị cung cấp thơng tin về:  Thành phần, nguồn gốc, nồng độ/cường độ tác nhân ô nhiễm môi trường  Khả ảnh hưởng tác nhân môi trường  Dự báo xu hướng diễn biến nồng độ ảnh hưởng tác nhân ô nhiễm Ý nghĩa:  Là công cụ kiểm sốt chất lượng mơi trường  Là cơng cụ kiểm sốt nhiễm  Là sở thơng tin cho công nghệ môi trường  Là sở thông tin cho quản lý môi trường  Là mắt xích quan trọng đánh giá tác động mơi trường Chỉ số Saprobic Tần suất xuất a: •Xuất bình thường a = •Xuất thường xun a = •Phát triển mạnh a=5 Giá trị saprobic s: •Oligosaprobic s=1 •β-mesosaprobic s=2 •α-mesosaprobic s=3 •Polysaprobic s = S = 1,0 – 1,5 oligosaprobic S = 1,5 – 2,5 mesosaprobic S = 2,5 – 3,5 mesosaprobic βα- Chỉ số BMWP Mayfly Nymphs (Ephemeroptera) Ốc (Lớp Gastropoda) Oligochaeta Leeches (Lớp Hirudinea) Riffle Beetles (Họ Elmidae) Sowbugs (Bộ Isopoda) Stonefly Nymphs (Bộ Plecoptera) Midge Larvae (Họ Chironomidae Chỉ số BMWP Điể m 10 Nhóm lồi Siphlonuridae, Heptageniidae, Leptophlebiidae, Ephemerellidae, Potamanthidae, Ephemeridae, Taeniopterygidae, Molannidae, Leuctridae, Beraeidae, Capniidae, Perlodidae, Goeridae, Perlidae, Chloroperlidae, Aphelocheiridae, Phryganeidae, Odontoceridae, Leptoceridae, Lepidostomatidae, Brachycentridae, Sericostomatidae Astacidae, Lestidae, Agriidae, Psychomyiidae (Ecnomidae), Gomphidae, Cordulegasteridae, Aeshnidae, Corduliidae, Libellulidae, Phylopotamidae Limnephilidae, Polycentropodidae, Rhyacophilidae (Glossosomatidae), Nemouridae, Neritidae, Viviparidae, Ancylidae (Acroloxidae), Hydroptilidae, Unionidae, Corophiidae, Gammaridae (Crangonyctidae), Platycnemididae, Coenagriidae Mesovelidae, Hydrometridae, Gerridae, Nepidae, Naucoridae, Notonectidae, Pleidae, Corixidae Haliplidae, Hygrobiidae, Dytiscidae (Noteridae), Gyrinidae, Hydrophilidae, (Hydraenidae), Clambidae, Scirtidae, Dryopidae, Elmidae, Hydropsychidae, Tipulidae, Simuliidae, Planariidae (Dogesiidae), Dendrocoelidae Baetidae, Sialidae, Pisicolidae Valvatidae, Hydrobiidae (Bithyniidae), Lymnaeidae, Physidae, Planorbidae, Sphaeriidae, Glossiphoniidae, Hiruadinidae, Erpobdellidae, Asellidae Chironomidae Oligochaeta Chỉ số CCME WQI Chất lượng Giá trị Excellent (Rất tốt) 95 – 100 Nước bảo vệ, khơng có Nước gần với tự nhiên đe doạ, ảnh hưởng suy yếu mức độ tinh khiết 80 - 94 Nước có khác biệt với Nước bảo vệ với đe mức độ tự nhiên hay doạ ảnh hưởng nhỏ mức độ mong muốn Fair (Vừa phải) 65 - 79 Nước bảo vệ thường Nước mức xuyên, bị đe độ tự nhiên hay mong doạ bị ảnh hưởng muốn Marginal (Trung bình) 45 – 64 Nước thường xuyên bị đe doạ Nước thường mức độ tự bị ảnh hưởng nhiên hay mức độ mong muốn Poor (Xấu) – 44 Nước bị đe doạ bị Nước mức độ tự nhiên ảnh hưởng hay mức mong muốn Good ( tốt) Chất lượng nước Điều kiện Báo cáo trạng môi trường Mục tiêu báo cáo trạng môi trường  Cung cấp sở khoa học cho việc định bảo vệ môi trường (là công cụ quản lý môi trường)  Nâng cao nhận thức hiểu biết trạng thái môi trường xu hướng diễn biến môi trường (là công cụ truyền thông môi trường)  Cung cấp phương tiện để đánh giá tiến phát triển bền vững (là công cụ đánh giá hình thức quản lý) Yêu cầu báo cáo  Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường phải dựa sở thông tin xác khoa học, giá trị báo cáo đánh giá thông qua chuyển đổi liệu thông tin ban đầu thành dạng thông tin có ý nghĩa cho truyền thơng mơi trường quản lý môi trường  Thông tin báo cáo phải trung thực, khách quan lấy từ nguồn đáng tin cậy điều tra, quan trắc mơi trường công nghệ viễn thám nguồn thông tin quan trọng đáng tin cậy  Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường phải sản phẩm hợp tác chặt chẽ cộng đồng, lĩnh vực sản xuất, kinh doanh, tổ chức phi phủ quyền cấp  Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường quốc gia phải bao gồm thông tin vấn đề mơi trường tồn cầu, địa phương phải có tổng quan chất lượng mơi trường quốc gia nhằm xác định vai trị, vị trí, ý nghĩa việc giải vấn đề địa phương, quốc gia bối cảnh chung toàn quốc, toàn cầu  Việc đánh giá phải dựa nguyên tắc phát triển bền vững  Sự thành công báo cáo phải nhắm vào công tác nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường, bảo vệ tài nguyên phát triển bền vững  Các đánh giá chất lượng mơi trường mang tính tích lũy: cung cấp thơng tin tác động tổng thể hoạt động đến môi trường tài nguyên mức địa phương, vùng, quốc gia, khu vực, toàn cầu  Một nguyên tắc hướng dẫn quan trọng báo cáo phải rõ ràng, dễ hiểu có nghĩa mơ tả mối quan hệ phức tạp môi trường kinh tế - xã hội ngơn ngữ bình dân Các bước xây dựng báo cáo Bước Xây dựng sở liệu môi trường Bước Xác định vấn đề môi trường, xây dựng thị môi trường Bước Liên kết nhóm thị xác định đánh giá vấn đề môi trường  Báo cáo đánh giá chất lượng mơi trường đầy đủ (tồn diện) quốc gia, địa phương, ngành, lĩnh vực thường tiến hành – năm lần  Báo cáo chuyên đề theo thành phần môi trường: chất lượng nước, mơi trường biển, mơi trường khơng khí…  Báo cáo theo vấn đề mơi trường, ví dụ: báo cáo tình hình thực nghị 64 CP, báo cáo tình hình thực trồng phục hồi triệu rừng Khung báo cáo trạng môi trường Mở đầu  Tính cấp thiết cơng tác đánh giá chất lượng môi trường  Mục tiêu đánh giá  Yêu cầu đánh giá Phần I Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội  Nội dung bao gồm nét tình hình phát triển kinh tế xã hội đối tượng cần đánh giá  Quá trình đánh giá dựa thị áp lực) Phần II Hiện trạng môi trường  Hiện trạng mơi trường phân chia theo vùng theo thành phần mơi trường  Q trình đánh giá dựa thị trạng Phần III Sự cố môi trường thách thức  Xác định xu hướng biến đổi trạng môi trường tương lai  Đánh giá dựa việc định lượng hóa thị trạng Phần IV Tình hình quản lý môi trường  Quản lý nhà nước  Ứng dụng khoa học, công nghệ  Giáo dục truyền thông môi trường  Đánh giá dựa thị đáp ứng Kết luận  Nhận xét trạng môi trường xu hướng biến động  Đưa giải pháp cụ thể 234 Dự báo số lượng mẫu Chúng ta có tập hợp 10 mẫu lấy ngẫu nhiên khu vực Giá trị đo Pb trình bày bảng a Sử dụng phương trình cung cấp tính tốn mức sai số Mẫu Hàm lượng Pb (ppm) 91 95 104 82 10 95 103 97 89 85 89 b Nếu mức độ xác thu bảng chấp nhận cho phép sai số tối đa ppm, mẫu cần lấy? 235 Dự báo số lượng mẫu Số liệu thứ cấp cho thấy nồng độ Hg khu vực dao động khoảng – 20 µg/kg độ lệch chuẩn s = 3,25 µg/kg a Dự báo số lượng mẫu lấy chương trình khảo sát cho sai số tối đa cho phép thấp ± µg/kg mức ý nghĩa 0,05 (độ tin cậy 95%) b Dự báo số lượng mẫu lấy chương trình khảo sát cho sai số tối đa cho phép thấp ± µg/kg mức ý nghĩa 0,05 (độ tin cậy 95%) c Nhận xét kết thu 236 Phương án lấy mẫu Chọn phương pháp lấy mẫu để xác định nồng độ trung bình SO2 phát sinh từ việc đốt than nhà máy sản xuất gạch men, nêu ưu nhược điểm phương pháp trường hợp sau: a Lựa chọn ngẫu nhiên mẫu ngày liên tục ngày b Lấy mẫu ngày liên tục ngày theo hệ thống: 12 lần (9h sáng tối) c Lấy mẫu mối ngày liên tục ngày theo phân lớp: mẫu ngẫu nhiên ban ngày, mẫu ngẫu nhiên ban đêm d Tương tự c, mẫu ngẫu nhiên cho ban ngày mẫu ngẫu nhiên ban đêm 237 Lấy mẫu ngẫu nhiên Một nhà máy có chất thải lỏng chứa bể khơng có nắp Trong trường hợp bể chứa dung tích chứa hết người ta cần đến bể chứa phụ  Bể lớn có đường kính 50 ft chiều cao 20 ft, thể tích chứa khoảng 295000 gal Bể thiết kế đứng Chất nhiễm bẩn sản sinh theo thời gian, nhiên xác định vật liệu bám thành bể  Bể nhỏ có đường kính 10 ft, cao 10 ft thể tích chứa khoảng 6000 gal Khơng thể đứng bể Dự báo thời gian để đầy bể nhỏ 300 phút với tốc độ dòng 20 gal/phút Nếu kinh phí cho phép lấy tổng số 15 mẫu bể Hãy thiết xác định kỹ thuật lấy mẫu sử dụng phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên 238 Giá trị thống kê  Nghiên cứu kiểm tra hàm lượng Pb đất mặt chịu ảnh hưởng chất thải khí từ cơng nghiệp luyện kim Các thông tin thứ cấp cho thấy nồng độ Pb phụ thuộc hướng gió loại đất (cao cuối hướng gió đất sét), phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên phân lớp chọn Với tổng số 30 mẫu lấy, số mẫu lấy theo phương khác nhau, theo tỉ lệ giựa phần trăm diện tích đất hướng gió; trọng số kết sau: Phương Theo hướng gió – đất sét (S1) Theo hướng gió – đất cát (S2) Phương thẳng đứng - đất sét (S3) Phương thẳng đứng - đất cát (S4) Số mẫu Trung bình Độ lệch Trọng số theo (nk) chuẩn (sk) phương (wk) 15 70.0 7.0 0.5 65.5 3.4 0.2 56.8 2.9 0.17 50.0 2.6 0.13 n= 30 Mean (x) =? s= ? ∑wk=1.0 Số liệu thô (đơn vị mg/kg): S1=80; 75; 89; 65; 73; 77; 74; 83; 82; 85; 87; 77;90; 72 S2=66; 68; 65; 60; 70; 64 S3=60; 55; 59; 57; 53; S4=53; 51; 49; 47 Tính tốn giá trị trung bình độ lệch chuẩn? 239 Xác định tương quan Cho kết đánh giá mối quan hệ nồng độ chất có màu (x) với độ hấp thụ ánh sáng (abs) mẫu nước mặt tự nhiên sau: x (mg/l) 10 15 20 25 30 y (Abs) 0,030 0,132 0,236 0,335 0,419 0,542 0,623 a Xác định hàm số tương quan hai thông số trên? b Nhận xét kết thu 240 Kiểm định kết Cho kết quan trắc nồng độ oxy hòa tan tầng mặt (mg/l) liên tục tuần hồ thủy điện sau Khẳng định độ tin cậy kết ngày quan trắc thứ 2, 8, 12, 13, 14 6.9 4.5 4.3 3.5 4.6 4.8 3.5 3.2 3.4 1.7 4.5 5.9 2.1 1.3 10 11 12 13 14 f 5% 0,9969 1% 0.1 % 10 11 12 13 14 I5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 35 40 50 60 70 80 90 100 150 200 250 300 350 400 500 700 0,9500 0,8783 0,811 0,754 0,707 0,666 0,632 0,602 0,576 0,553 0,532 0,514 0,497 0,482 0,468 0,456 0,444 0,433 0,423 0,413 0,404 0,396 0,388 0,381 0,374 0.367 0,361 0.355 0.349 0,325 0,304 0,273 0.250 0,232 0,217 0,205 0,195 0.159 0.138 0.124 0.113 0,105 0,0978 0,0875 0,0740 0,9900 0,9587 0.917 0,875 0,834 0.798 0,765 0,735 0,708 0,684 0.661 0,641 0.623 0.606 0.590 0,575 0.561 0,549 0,537 0.526 0,515 0,505 0,496 0,487 0,478 0,470 0,463 0,456 0,449 0,418 0.393 0,354 0,325 0.3C2 0,283 0,267 0,254 0,208 0,181 0,162 0,146 0,137 0,128 0,115 0,0972 0,9990 0,9911 0,974 0,951 0.925 0.898 0,872 0.847 0.823 0.801 0.780 0.760 0,742 0,725 0,708 0,693 0,679 0,665 0,652 0,640 0,629 0,618 0,607 0,597 0,588 0,579 0.570 0,562 0.554 0.519 0.490 0,443 0,408 0,380 0,357 0.338 0.321 0.263 0.230 0,206 0,188 0,175 0,164 0,146 0.124 ... xu chất lượng môi trường Quan trắc môi trường  Theo Luật bảo vệ mơi trường 2005, quan trắc mơi trường q trình theo dõi có hệ thống mơi     trường, yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung... quan trắc đối tượng mơi trường cần quan trắc Hệ thống quan trắc  Hệ thống quan trắc môi trường bao gồm địa điểm quan trắc gọi trạm, phương tiện kỹ thu? ??t nhân lực để quan sát, đo đạc, phân tích,... hướng  Theo đối tượng  Trạm quan trắc môi trường đất  Trạm quan trắc môi trường nước (sông/hồ/ngầm/đại dương…)  Trạm quan trắc mơi trường khơng khí  Trạm quan trắc chuyên đề  Theo hình thức