Tài nguyên thiên nhiên

Tài nguyên thiên nhiên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

I Các yếu tố hình thành chất lượng nước tự nhiên:

I.1 Các yếu tố tác động trực tiếp

I.1.1: Khoáng vật

I.1.2 : Đất

I.1.3: Sinh vật

I.1.4: Hoạt động con người

I.2 Các yếu tố tác động gián tiếp

I.2.1: Khí hậu

I.2.2: Địa hình

I.2.3: Thủy văn

II Các quá trình hình thành nước tự nhiên:

II.1 Khuếch tán phân tử

II.2 Khuếch tán rối

II.3 Khuếch tán đối lưu

II.4 Vận chuyển vật chất từ bên ngoài vào dung dịch II.5 Quá trình lắng đọng tách vật chất ra khỏi nước II.6 Quá trình trao đổi các chất

II.7 Quá trình bay hơi và cô đặc

KẾT LUẬN

MỞ ĐẦU:

Nước là tài nguyên thiên nhiên quý giá và có vai trò quan trọng đối với con người và muôn loài trên Trái Đất Nhờ vòng tuần hoàn của mình, nước là tài nguyên liên tục được tái tạo, do

đó sự sống trên hành tinh được duy trì và phát triển phong phú như ngày nay Tuy nhiên, nếu coi nước là tài nguyên vô tận, con nguwpif có thể tùy ý sử dụng không quan tâm đến sự biến đổi chất lượng của nó thì rất nguy hiểm, vì sẽ đến lúc không đủ nước đảm bảo chất lượng dùng cho sinh hoạt của con người cũng như các ngành sản xuất công, nông, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản,…Vệ sinh môi trường cũng trở nên tồi tệ, tác động xấu đến an toàn cuộc sống của con người và sinh vật Như vậy, cách ứng xử đúng đắn nhất của chúng ta là phải sử dụng hợp lý bảo vệ chất lượng tài nguyên môi trường nước

Vấn đề đặt ra là làm thế nào có thể sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên môi trường nước?

Rõ ràng là, trước hết chúng ta cần có hiểu biết đầy đủ về tài nguyên nước, không chỉ trữ lượng mà đặc biệt là các yếu tố tự nhiên và các yếu tố nhân sinh cùng quá trình hình thành nước tự nhiên Từ đó cho phép chúng ta đánh giá được sự phù hợp của các nguồn nước cho các mục đích sử dụng khác nhau cũng như đề ra các biên pháp để cải thiện và bảo vệ tốt chất lượng nước tự nhiên

Nước trong trạng thái tự nhiên rất đa dạng về thành phần khoáng vật, các chất hữu cơ, cũng như các sinh vật trong đó Các yếu tố đó cùng với các yếu tố khí hậu thủy văn, địa

hình, hình thành nên chất lượng nước tự nhiên

Vậy, chất lượng nước là gì?

Chất lượng nước được quy định, đánh giá bởi sự có mặt hàm lượng của các khoáng chất, ion, các chất hữu cơ, vô cơ và một số sinh vật trong nước.Tùy theo hàm lượng các thành phần này có trong nước mà chất lượng nước được đánh giá theo các mức độ khác nhau

NỘI DUNG:

I SỰ HÌNH THÀNH NƯỚC TỰ NHIÊN :

Chất lượng nước tự nhiên được hình thành trên cơ sở nước trao đổi vật chất với môi trường xung quanh do các quá trình hóa học, sinh học, vật lý… diển ra trong nước Thành phần hóa học của nước tự nhiên phụ thuộc vào đặc điểm hình thành, thành phần vật chất mà nó tiếp xúc Các yếu tố hình thành chất lượng nước tự nhiên được chia thành hai nhóm : nhóm các yếu tố tác động trực tiếp và nhóm các yếu tố tác động gián tiếp

Các yếu tố tác động trực tiếp đưa thêm vào hoặc loại khỏi nước các chất, làm thay thành phần hoặc nồng độ vật chất trong nước Các yếu tố tác động gián tiếp tạo điều kiện để vật chất tác động với nước

I.1 Khoáng vật :

Quá trình tác động giữa khoáng vật với nước là quá trình phức tạp, phụ thuộc vào bản chất từng loại khoáng vật và khả năng hòa tan của nó

- Trong nước tự nhiên tồn tại các muối hòa tan chủ yếu là các hợp chất clorua, sunfat

và cacbonat của natri, kali, canxi và magie Các muối này có nguồn gốc từ biển sau đó tích tụ trong đất dưới dạng NaCl, CaSO4 , H2O, CaCO3… Các loại muối này có độ hòa tan khác

Các yếu tố hình thành chất lượng nước tự nhiên

Các yếu tố tác động trực tiếp Các yếu tố tác động gián tiếp

Khoáng

vật

vật

Con người

Khí hậu

Địa hình

Chế

độ thủy văn

Yếu tố địa chất, thủy văn, thủy động học

nhau ở các vùng địa chất khác nhau và vì thế tạo nên sự thay đổi chất lượng nước ở từng vùng

 Các muối clorua và sunfat thường nằm ở vùng đất ướt phía trên

 Các loại muối clorua và sunfat của natri, kali, canxi, magie thương xuất hiện nhiều ở các hồ nước mặn , đầm lầy…

 Hàm lượng các muối hòa tan này tạo nên độ mặn của nước

Ví dụ: Căn cứ vào độ muối,A.F.Karpevits phân chia các loại nước theo độ mặn như sau: Nước ngọt: 0.01 - 0.5 ppt (các sông hồ, hồ chứa)

Nước ngọt nhạt: 0.01 - 0.2 ppt

Nước ngọt lợ: 0.2 - 0.5 ppt

Nước lợ: 0.5 - 30 ppt (các hồ, biển nội địa, cửa sông)

Nước lợ nhạt: 0.5 - 4 ppt

Nước lợ vừa: 4 - 18 ppt

Nước lợ mặn: 18 - 30 ppt

Nước mặn: trên 30 ppt

Nước biển: 30 - 40 ppt (Đại dương, biển hở, biển nội địa, vịnh vũng, cửa sông)

Nước quá mặn: 40 - 300 ppt (một số hồ, vịnh, vũng)

- Trong nước tự nhiên cũng tồn tại các loại khoáng vật phong hóa chủ yếu là

alumosilicat và sản phẩm quá trình phân hủy chúng

Sự phong hóa của alumosilicat diển ra theo hai giai đoạn :

 Phong hóa caolanh: trong đó vẫn tồn tại liên kết nhôm với silic để hình thành nhiều dạng khoáng sét và phong hóa alit để tạo thành các oxit và hydroxit ( bốc xít, thạch anh )

 Quá trình kiềm hóa alumosilicat: quá trình này phụ thuộc vào các điều kiện địa lý, đặc biệt là khí hậu Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào độ pH, sự xuất hiện của oxi, các loại axit sunphuric, axit cacbonic và axit hữu cơ

- Sự hòa tan các muối và các khoáng vật trong nước còn làm cho nước tự nhiên có khả năng dẫn điện

- Sự hòa tan này còn thiết lập nên thành phần ion của nước Các ion có hàm lượng lớn nhất trong nước là Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, CO22-, SO42- Các ion có hàm lượng nhỏ hơn là Fe2+, Fe3+, Mn2+, Br-, F-,…Các ion khác nhau có vai trò khác nhau đối với sự hình thành chất lượng nước Ví dụ, các ion Ca2+, Mg2+ có mặt trong nước ảnh hưởng đến độ cứng của nước, các ion HCO3-, CO22 hòa tan trong nước tạo độ bazơ cho nước, ion SO42 hòa tan trong nước lại làm cho nước có tính axit

Như vậy, các khoáng chất cùng với sự hòa tan của nó có vai trò quyết định tạo nên độ khoáng hóa (thường gặp nhất là nước ngầm, nước khoáng), độ mặn (nước biển) và nhiều tính chất hóa, lý, sinh học của các loại nước tự nhiên

I.2 Đất:

Nguồn nước chảy qua các lớp đất sẽ hòa tan, cuốn theo một số chất cũng là một trong những yếu tố hình thành nên chất lượng nước

- Trong đất ngoài các chất vô cơ ( chiếm 90 -95% trọng lượng ) còn có thành phần hữu

cơ Đây là sự khác nhau giữa khoáng vật và đất (yếu tố khoáng vật chỉ có các thành phần vô cơ)

 Đất có cấu tạo từ các phần tử kích thước không đồng nhất Thành phần khoáng của đất phụ thuộc vào loại khoáng vật hình thành nên đất

 Thành phần hữu cơ chủ yếu của đất là sản phẩm quá trình phân hủy xác chết sinh vật

 Thành phần hữu cơ và thành phần cơ học của đất phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu, điều kiện tích tụ và một số yếu tố khác

- Quá trình vận chuyển vật chất từ trong đất vào nước dễ thấy nhất là sự thấm lọc hoặc chảy trôi nước mưa có độ khoáng thấp qua đất, hòa tan các tinh thể muối, và đưa các thành phần này vào trong nguồn nước tự nhiên Nước mưa, nước ngầm khi đi qua đất với khả năng hòa tan cũng như cuốn trôi các vật chất (các chất vô cơ và các chất hữu cơ) có trong đất sẽ

đưa vào nước tự nhiên các khoáng chất cũng như các chất hữu cơ do vi sinh vật phân hủy trên mặt đất

Quá trình này có ảnh hưởng đến độ khoáng hóa cũng như độ mặn của nước Ví dụ, nước chảy qua vùng đất nhiễm mặn thì nguồn nước đó cũng nhiễm mặn theo Hoặc nước chảy qua vùng đất có nhiều khoáng, ngấm xuống đất đi vào các mạch nước ngầm tạo thành nước khoáng

- Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ thấm vào trong long đất Các hợp chất hữu cơ nguồn gốc thực vật tích tụ và chuyển hóa trong đất tạo nên chất mùn Trong chất mùn có nhiều thành phần axit humic và các axits hữu cơ khác Nước mưa thấm qua đất , chứa CO2 và axit humic sẽ thúc đẩy quá trình phong hóa

alumosilicat và khoáng vật cacbonat.Trong các quá trình này, vi sinh vật và các sinh vật khác trong đất cũng đóng vai trò quan trọng do hoạt động sống giải phóng CO2 cũng như oxi hóa các chất hữu cơ phức tạp để chuyển thành các chất đơn giản

I.3 Sinh vật :

Vai trò của sinh vật trong quá trình hình thành chất lượng nước tự nhiên rất rộng và đa dạng, làm thay đổi mạnh chất lượng nước

- Thực vật trong quá trình quang hợp tạo nên các sản phẩm hữu cơ cao cấp, đồng thời điều chỉnh sự cân bằng O2 và CO2 trong tự nhiên Như vậy, sinh vật là một trong những yếu tố cung cấp nguồn ôxy hòa tan trong nước và hấp thu bớt lượng CO2, cải thiện môi trường nước tốt hơn

- Vi sinh vật, nấm, tảo, vi khuẩn, rong rêu là các chất xúc tác sống giúp nhiều phản ứng hóa học xảy ra trong đất Chúng có khả năng phân hủy các hợp chất hóa học phức tạp thành dạng đơn giản, giải phóng năng lượng Phần lớn các phản ứng hóa học quan trọng xảy ra trong môi trường nước, đặc biệt là các phản ứng có sự tham gia của các chất hữu cơ và các quá trình ôxi hoá – khử xảy ra nhờ đều nhờ sự có mặt của vi khuẩn

- Độ mầu và mùi của nước chủ yếu do phù du thực vật gây nên Ví dụ một số loài tảo làm cho nước có màu xanh

Một số vào mùa sinh sản tạo màu đỏ Ví dụ ở bờ biển Bình Thuận, vào tháng 6 âm lịch, xuất hiện hiện tượng tảo nở hoa, làm cho nước biển có màu đỏ, thường gọi là hiện tượng thủy triều đỏ Hay quá trình phân giải chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện yếm khí tạo ra chất H2S, khí này có mặt trong nước tạo mùi trứng thối, vì vậy thường ta thấy trong nước khoáng do điều kiện yếm khí nên vi sinh vật kị khí hoạt động mạnh làm cho nước có mùi của H2S (suối nước nóng Bình Châu- Vũng Tàu)

- Vi sinh vật còn giữ vị trí mắc xích trong chu trình sinh - địa - hóa vật chất trong nước như chu trình N, C, S

- Ngoài việc oxi hóa chất hữu cơ, quang hợp tạo sản phẩm sơ cấp, một số loại vi khuẩn còn tích tụ kim loại, làm thay đổi thành phần và hàm lượng của chúng trong tự nhiên.Ví dụ như tảo đóng cặn sắt và mangan trong nước tự nhiên và trong hệ thống dẫn nước

- Các động vật trong nước (cá, tôm,…) trong quá trình hô hấp, trao đổi chất cũng góp phần hình thành nên các chất hữu cơ cũng như một số chất khác trong nước

I.4 Hoạt động con người :

Hoạt động sống của con người rất đa dạng và mãnh liệt Đây là yếu tố tác động trực tiếp đến chất lượng nước tự nhiên, theo 2 hướng là cải thiện chất lượng nước hoặc làm cho chất lượng nước bị suy giảm Con người với sự tác động của mình có thể đưa thêm vào nước một số chất lạ, hoặc làm tăng (giảm) một số chất đã có trong nước làm thay đổi chất lượng nước

- Tác động tích cực:

 Lọc nước, xử lý nước thải:

 Xây hồ chứa nước:

 Công tác thủy lợi Ví dụ như nạo vét kênh mương, hạn chế ảnh hưởng của lục bình…

- Tác động tiêu cực: con người trong quá trình sinh sống của mình đã thải ra lượng rác thải, nước thải lớn trong sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, giao thông vận tải, Các yếu tố này khi vào trong nước làm thay đổi chất lượng nước theo hướng ô nhiễm

 Trong sinh hoạt: trong sinh hoạt hằng ngày, con người sử dụng nước sạch để phục vụ các sinh hoạt hàng ngày sau đó lại thải vào các đường ống thoát nước một lượng chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ dễ phân hủy như cacbonhydrat, protein , chất dinh dưỡng (P, N), chất rắn, vi trùng, đặc biệt là hàm lượng chất hữu

cơ lớn (50 – 55%) Nguồn nước thải này theo các đường ống chảy ra sông biển, hoặc

có thể ngấm xuống nước dưới đất.Như vậy, nước thải sinh hoạt của đô thị, khu dân

cư và các sở dịch vụ, công trình công cộng có chứa hàm lượng chất bẩn cao, nhiều vi khuẩn gây bệnh là một trong những yếu tố làm suy giảm chất lượng nước

 Hoạt động công nghiệp: trong công nghiệp, nước được sử dung như nguyên liệu, phương tiện sản xuất, giải nhiệt, làm nguội động cơ, làm sạch bụi và khí độc hại Nước thải trong công nghiệp gồm hai nhóm: nước thải sản xuất không bẩn (ngưng tụ hơi nước, làm mát động cơ, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh) và nhóm nước thải sản xuất bẩn

Nước thải sản xuất bẩn có thể chứa các tạp chất khác nhau với nồng độ khác nhau Trong đó có thể chứa vô cơ cũng có thể chứa hữu cơ Một số loại chứa các chất độc hại như mạ điện chứa kim loại nặng crôm, niken Các chất thải này thường được xử

lý trước khi đi ra hệ thống sông, hồ Tuy nhiên, một số quy trình xử lý vẫn chưa được tuân thủ nghiêm ngặt , do đó, lượng các chất có trong nước thải đi ra ngoài môi trường còn lớn làm cho chất lượng nước cũng bị suy giảm

 Sản xuất nông nghiệp: Đây là ngành tiêu thụ một lượng nước rất lớn, chủ yếu là tưới tiêu Lượng nước tưới có thể chảy tràn ra sông hồ mang theo nhiều hợp chất độc hại như thuốc bảo vệ thực vật, phân bón hóa học, gây ô nhiễm Việc sử dụng phân hóa học, có thể gây hiện tượng phú dưỡng, làm suy giảm chất lượng nước

Đồng thời các chuồng trại chăn nuôi cũng thải ra hàm lượng chất hữu cơ cao, nitơ, photpho lớn, và các vi khuẩn gây bệnh gây ảnh hưởng đến chất lượng nước

 Giao thông vận tải thủy: trong quá trình hoạt động tại bến cảng, trên luồng lạch, con người do vô tình hay cố ý đã thải ra các chất thải như dầu, mỡ, ra sông biển Các hoạt động xúc, rửa các tàu chứa dầu, hay các sự cố va chạm tàu, đổ hóa chất,…cũng làm xuất hiên trong nguồn nước các chất gây ảnh hưởng đến sự hình thành chất lượng nước

 Các hoạt động khác như du lịch, xây các hồ chứa, đập ngăn nước cũng là một trong những hoạt động làm cho chất lượng nước giảm sút

 Rác thải tập trung tại các bãi rác cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm nước (nước rỉ rác) Ví dụ nước rỉ rác của bãi rác Phước Hiệp làm cho chất lượng nước kênh Thầy Cai khu vực này bị giảm sút nghiêm trọng

I.5 Khí hậu :

Khí hậu có vai trò quan trọng đối với thành phần hóa học của nước

- Sự cân bằng nhiệt ẩm ảnh hưởng rõ rệt đến độ ẩm, lượng mưa… của khu vực Yếu

tố này có thể làm hòa tan, kết tủa ,lắng đọng, pha loãng… các chất trong nước tự nhiên

- Điều kiện khí hậu cũng ảnh hưởng rõ rệt đến hướng chuyển động của nước ngầm gần mặt đất

- Các quá trình phong hóa khoáng vật để hình thành phần khoáng trong nước phụ thuộc vào điều kiện khí hậu.Nhiệt độ càng cao thì các phản ứng hóa học xảy ra càng nhanh

Do đó quá trình phong hóa khoáng vật cũng diễn ra nhanh, nhiều khoáng vật được hòa tan vào nước hơn.Tốc độ các phản ứng hóa học trong nước, tăng lên hai lần khi nhiệt độ môi trường tăng lên 100C

- Đặc điểm và cường độ mưa, nhân tố tác động trực tiếp đến thành phần và nồng độ các chất trong tự nhiên Ví dụ mưa axit sẽ làm tăng độ axit của nước ở vùng đó

Như vậy , khí hậu tạo nên nền chung để trên đó diển ra phần lớn quá trình hình thành chất lượng nước tự nhiên

I.6 Địa hình :

- Điều kiện địa hình làm thay đổi vận tốc dòng chảy Địa hình càng dốc, dòng chảy càng mạnh, tốc độ cuốn trôi và hòa tan các khoáng chất càng nhanh hơn Quá trình cuốn trôi, xói mòn và hòa tan vật chất từ đất, khoáng vật ,… vào nước chủ yếu do tác động cơ học của dòng chảy Ví dụ ở một con thác có độ dốc lớn, vận tốc nước chảy mạnh hơn thì quá trình bào mòn, cuốn trôi, hòa tan các khoáng vật diễn ra nhanh hơn

so với nơi địa hình bằng phăng, vận tốc nước chảy chậm

- Khi tiếp xúc, chảy trên mặt đất hay thấm qua lá, nước hòa tan hay cuốn theo các muối vô cơ như : sunfat, nitrat, cacbonat, clorua, các ion canxi , magie, các chất huyền phù, nhũ tương, các chất hữu cơ hòa tan và nhiều chủng loại vi sinh vật cùng một loạt các tạp chất phân hủy từ nguồn tự nhiên hay nhân tạo Quá trình khuếch tán , lan truyền vật chất cũng phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy Vận tốc dòng chảy càng mạnh thì quá trình khuếch tán, lan truyền vật chất diễn ra càng mạnh

- Điều kiện địa hình còn ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc giữa nước với đất, tốc độ thấm, khả năng đầm lầy hóa mặt đất,… Chẳng hạn biên nhiễm mặn của sông phụ thuộc vào địa hình và độ dốc lòng sông

II.7 Chế độ thủy văn :

- Thành phần hóa học của nước sông hồ phụ thuộc vào thời gian và thời điểm lũ, đặc tính bổ cập nước ,… Ví dụ vào mùa khô, mực nước sông hạ thấp, nước biển sẽ lấn sâu vào sông hơn, mang theo hàm lượng muối cao lam nước sông mặn hơn Hay vào mùa

lũ, sông có hàm lượng các khoáng chất và các chất hữu cơ cao hơn so với mùa khô do quá trình cuốn trôi và hòa tan mạnh mẽ của nước

- Nước chảy vào sông luôn ở trạng thái động Tính động của nó phụ thuộc vào lưu lượng và các chỉ số thủy văn khác Sự thay đổi thành phần hóa học của nước còn phụ thuộc vào chiều dài đoạn sông, đặc thù lưu vực,…

II CÁC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC