Áp dụng phân tích thống kê đa biến trong phân vùng và đánh giá chất lượng nước dưới đất: Nghiên cứu trường hợp ở huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị

Bài viết giới thiệu các kết quả thu được khi áp dụng phương pháp PCA và AHC trong phân vùng CLN dưới đất; áp dụng phương pháp PCA để xác định Trọng số Wi trong xây dựng chỉ số GWQI để đánh giá CLN dưới đất ở huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2015 - 2021.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Áp dụng phân tích thống kê đa biến trong phân vùng và đánh giá chất lượng nước dưới đất: Nghiên cứu trường hợp ở huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị686 ÁP DỤNG PHÂN TÍCH THỐNG KÊ ĐA BIẾN TRONG PHÂN VÙNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT: NGHIÊN CỨU TRƢỜNG HỢP Ở HUYỆN HẢI LĂNG, TỈNH QUẢNG TRỊ Nguyễn Văn Hợp1*, Nguyễn Đăng Giáng Châu1, Trương Quý Tùng1, Trương Trung Kiên2, Nguyễn Trọng Hữu2, Mai Thị Thanh Tuyền2, Nguyễn Trường Khoa2, Bùi Văn Xuân3 1 Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế 2 Sở Tài nguy n và Môi trường, tỉnh Quảng Trị 3 Trung tâm An toàn Môi trường và Hóa học, thành phố Đà Nẵng * Tác giả chịu trách nhiệm: ngvanhopkh@gmail.comTóm tắt Phư ng pháp phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (AHC) được áp dụng đểđánh giá và phân vùng chất lượng nư c (CLN) dư i đất ở huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị.Phư ng pháp PCA cũng được áp dụng để xác định Trọng số wi một cách khách quan trong xâydựng Chỉ số chất lượng nư c dư i đất (GWQI) để đánh giá CLN tổng quát. Chỉ số GWQI nàyđược tính toán từ 10 thông số CLN lựa chọn i (i  1 - 10), bao gồm: pH, TDS, độ cứng (HARD),SO4, COD, N-NH4, N-NO3, Fe, Mn và tổng coliform. Các hàm Chỉ số phụ (qi) tuyến tính đượcthiết lập dưa trên gi i hạn cho phép của các thông số được quy định trong Quy chuẩn kỹ thuậtquốc gia về CLN sử dụng cho mục đích sinh hoạt (QCVN 01-1:2018/BYT). Trên c sở so sánh03 phư ng pháp tính chỉ số GWQI khác nhau (chúng đều là hàm số của Trọng số wi và Chỉ sốphụ qi): phư ng pháp tích (GWQIM), phư ng pháp tổng (GWQIA) và phư ng pháp khác(GWQIRef), đã chọn được chỉ số phù hợp là GWQIM. Áp dụng chỉ số GWQIM cho tập dữ liệuCLN giai đoạn 2019-2021 cho thấy: chỉ số GWQIM phản ánh phù hợp CLN dư i đất ở huyệnHải Lăng; có 89% giá trị GWQIM thuộc loại CLN RẤT TỐT hoặc TỐT, 7% thuộc loại TRUNGBÌNH; 1% thuộc loại KÉM và 3% thuộc loại RẤT KÉM.Từ khóa: PCA; AHC; nước dưới ấ; Quảng Trị.1. Đặt vấn đề Đánh giá chất lượng nư c (CLN) là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong quản lýnguồn nư c Để đánh giá CLN, mỗi quốc gia hoặc tổ chức quốc tế thường ban hành các tiêuchuẩn hoặc hư ng dẫn CLN để áp dụng. Tuy vậy, cách đánh giá CLN dựa vào tiêu chuẩn (quychuẩn) CLN chỉ tính đến các thông số CLN riêng biệt và không chỉ ra được ‗ ức tranh‘ tổng quátvề CLN ở vùng hoặc khu vực khảo sát, không cho phép phân loại, phân vùng CLN và khó hiểuđối v i cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách. Các hệ môi trường nư c (sông, suối, hồ,nguồn nư c dư i đất…) đều là những hệ đa iến, tức là CLN của nó được giải thích hay quyếtđịnh bởi tổ hợp nhiều biến (hay nhiều thông số CLN). Do vậy, để phân vùng CLN ở khu vựckhảo sát (dựa vào đặc điểm của nhiều thông số CLN), cần phải áp dụng phư ng pháp phân tíchthống kê đa iến như phư ng pháp phân tích thành phần chính (PCA - Principal ComponentAnalysis) và phư ng pháp phân tích cụm (CA - Clustering Analysis, điển hình là AHC -Agglomerate Hierarchical Clustering) (Denis, D. J., 2020). Mặt khác, để đánh giá CLN tổng quátnhằm khắc phục các hạn chế của cách đánh giá dựa vào tiêu chuẩn/quy chuẩn, cần thiết phải pháttriển phư ng pháp đánh giá CLN dựa vào một chỉ số định lượng và dễ hiểu, cho phép đánh giáCLN dựa vào tổ hợp nhiều thông số CLN (Abbasi T. and Abbasi S.A, 2012). Một trong nhữngchỉ số đó là Chỉ số chất lượng nư c (WQI - Water Quality Index) hoặc Chỉ số chất lượng nư cdư i đất (GWQI - Ground Water Quality Index). Chỉ số WQI hoặc GWQI là một công cụ toánhọc cho phép chuyển các thông số CLN thành một con số nguyên để đánh giá CLN tổng quátcủa một nguồn nư c. Do có nhiều ưu điểm, nên nhiều nghiên cứu đã cho rằng, chỉ số WQI hoặcGWQI là công cụ hữu hiệu trong đánh giá CLN và quản lý nguồn nư c (Abbasi T. and AbbasiS.A, 2012; Sutadian A. D. và nnk., 2016). . 687 Một cách tổng quát, chỉ số WQI hoặc GWQI là một hàm số được tính toán từ 02 đại lượng -Trọng số (weightage) wi và Chỉ số thông số hay Chỉ số phụ (sub-index) qi tư ng ứng thể hiệntầm quan trọng tư ng đối và chất lượng của thông số CLN thứ i. Trọng số wi (đối v i các nguồnnư c mặt) thường nhận giá trị trong khoáng 0 - 1 v i tổng trọng số của các thông số   1 Đốiv i các nguồn nư c dư i đất, trọng số wi của thông số i có thể dao động trong khoảng rộng, từ <1 đến 5 Đối v i các nguồn nư c mặt, Chỉ số thông số qi nhận các giá trị trong khoảng 0 - 100 vàđược xác định bằng cách chuyển kết quả quan trắc thông số i (có đ n vị đo khác nhau) thànhthang đo chuẩn hóa 0 - 100: thông số có q càng gần 100, có chất lượng càng tốt và ngược lại. Chỉsố WQI thường có thang điểm 0 - 100, càng gần 100, CLN của nguồn nư c mặt càng tốt vàngược lại Trong khi đó, đối ...