Khảo sát sự phân bố của một số thành phần hóa học trong nước ngầm khu vực đông nam hà nội

Người ta phân chia thành phần trong nước ngầm theo nhóm các nguyên tố đa lượng, vi lượng và các nguyên tố phóng xạ, các chất hữu cơ, các vi sinh vật, các chất khí hoà tan cũng như các ch

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT iv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 3

1.1 Một số quá trình thành tạo nước ngầm 3

1.2 Thành phần hóa học cơ bản của nước ngầm 8

1.3 Nguy cơ ô nhiễm nước ngầm trên thế giới và tại Việt Nam 13

1.3.1 Trên thế giới 13

1.3.2 Việt Nam 19

CHƯƠNG 2 – MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 25

2.2 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 26

2.3 Phương pháp nghiên cứu 27

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 27

2.3.2 Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 30

2.3.3 Phương pháp xử lí số liệu 31

2.4 Thiết bị, dụng cụ và hoá chất 32

CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Khảo sát hàm lượng các nguyên tố đa lượng trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội 35

3.2 Khảo sát hàm lượng các thành phần vi lượng trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội 41

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Giới hạn cho phép một số thành phần vi lượng trong nước ngầm theo các tiêu chuẩn Việt Nam 11 Bảng 1.2 Tiêu chuẩn đối với một số thành phần nước uống và sự đóng góp của nước uống cho lượng đi vào của các nguyên tố dinh dưỡng 12

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ phân bố của As trong nước ngầm ở các giếng có độ sâu < 150m

vùng Băng-la-đét 14

Hình 1.2 Ô nhiễm asen trong nước giếng khoan tại đồng bằng sông Hồng 21

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm lấy mẫu khu vực phía Đông Nam Hà Nội 25

Hình 2.2 Đo các giá trị DO, Eh, Ec, T0, pH ngay tại hiện trường 27

Hình 2.3 Lọc mẫu nước phân tích cation tại hiện trường 28

Hình 2.4 Lấy mẫu và bảo quản lạnh mẫu DOC ngay tại hiện trường 29

Hình 2.5 Một số thiết bị phân tích trong phòng thí nghiệm 32

Hình 3.1 Biểu đồ Piper biểu diễn nồng độ của các cation và anion chính trong nước ngầm khu vực nghiên cứu 35

Hình 3.2 Biểu đồ surfer biểu diễn sự phân bố của các cation chính trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Biểu đồ surfer biểu diễn sự phân bố của các anion chính trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Biểu đồ surfer biểu diễn Độ dẫn điện (Ec) và Thế oxy hóa – khử (Eh) khu vực Đông Nam Hà Nội Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Biểu đồ surfer biểu diễn phân bố As, Fe, Mn, PO4 trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Biểu đồ surfer biểu diễn phân bố amoni và DOC trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ và các quá trình xảy ra trong điều kiện khử 49

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Ascorbic : C6H8O4 Ascorbate : C6H7NaO6 Axit formic : HCOOH Amonium oxalate : (NH4)2C2O4

As (T) : Asen tổng DOC : Cacbon hữu cơ hòa tan

Fe (T) : Sắt tổng

GC – 2014 : Sắc kí khí TOC : Tổng cacbon hữu cơ hòa tan UV-Vis : Quang phổ hấp thụ phân tử

vùng tử ngoại và khả kiến WHO : Tổ chức y tế thế giới

MỞ ĐẦU

Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới Nhưng tình trạng ô nhiễm nước ngầm đang là vấn đề đáng báo động cho toàn nhân loại, là vấn đề mang tính thời sự của các quốc gia, các

tổ chức bảo vệ môi trường trên toàn thế giới

Vấn đề nước sạch cũng sẽ là một trong số những vấn đề lớn nhất về tài nguyên toàn cầu trong những thập niên tới Một tỷ người không có nước uống sạch

từ các nguồn công cộng trong năm 2003 Khoảng 2-7 tỷ người sẽ sống ở những đất nước khan hiếm nước vào những năm giữa của thế kỉ này Gần đây, theo ước tính thì sự thay đổi khí hậu sẽ làm tăng vấn đề thiếu nước toàn cầu lên khoảng 20% Sự thiếu nước sạch đưa ra một vấn đề toàn cầu và đòi hỏi nhiều sự nỗ lực để đảm bảo chất lượng nước uống tốt cho toàn nhân loại Nhiều nguồn nước uống được lấy từ nước bề mặt nhưng ở những nước đang phát triển thì nước ngầm thường được ưa dùng hơn vì nó ít cần xử lý và có chất lượng về mặt vi sinh tốt hơn, điều này sẽ hạn chế sự lây lan các bệnh từ nước như dịch tả [20]

Ở Việt Nam hiện nay, nguồn nước ngầm chiếm 35-50% tổng lượng nước cấp sinh hoạt cho các đô thị trên toàn quốc, nhưng đang suy giảm trữ lượng đồng thời bị

ô nhiễm nghiêm trọng Nhiều nơi, nguồn nước ngầm đang phải đối mặt với vấn đề xâm nhập mặn trên diện rộng, ô nhiễm vi sinh, ô nhiễm kim loại nặng như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh do khoan nước dưới đất thiếu quy hoạch và không có kế hoạch bảo vệ nguồn nước Vấn đề đáng báo động là nguồn nước dưới đất của Việt Nam đang đối mặt với dấu hiệu ô nhiễm coliform vượt quy chuẩn cho phép từ hàng trăm đến hàng nghìn lần Tình trạng ô nhiễm photphat, các kim loại nặng như Fe,

As, Mn, Pb, cũng có xu hướng tăng nhanh theo thời gian [7]

Đồng bằng sông Hồng là một trong hai đồng bằng lớn nhất và quan trọng nhất ở Việt Nam Khai thác nước ngầm ở đồng bằng sông Hồng được tiến hành cách đây hàng trăm năm Hiện tại, với sự phát triển bùng nổ về dân số và kinh tế, hàng triệu

m3 nước ngầm được khai thác mỗi ngày ở đồng bằng sông Hồng để cung cấp nước

ăn uống và sinh hoạt cho hàng triệu người dân với hai hình thức khai thác chính: khai thác tập trung bởi nhà máy nước với số lượng lớn và khai thác đơn lẻ bởi các

hộ dân Lưu lượng khai thác tập trung nước ngầm bình quân tăng nhanh theo thời gian Mặt khác, việc khai thác nước đơn lẻ bởi các hộ dân đang tồn tại phổ biến Chính vì thế mà nước ngầm ở đây ngày càng suy giảm mạnh về cả số lượng lẫn chất lượng

Khu vực phía Đông Nam Hà Nội nằm ở hạ lưu sông Hồng, là nơi tập trung dân

cư đông đúc, việc khai thác nước ngầm đang diễn ra một cách ồ ạt đã gây ra nhiều tác hại Nhất là làm hạ thấp mực nước và nhiễm bẩn nguồn nước [6] Hiện nay đã

có một số công trình nghiên cứu về khả năng ô nhiễm bởi các kim loại (Hg, As, Mn,

Ni, Cr…), các yếu tố độc hại, dư lượng thuốc trừ sâu, nhiễm bẩn vi sinh ở vùng này Nhưng hiện trạng ô nhiễm nước ngầm ở đây chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ

và chi tiết Chính vì những lý do trên mà chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài

“Khảo sát sự phân bố của một số thành phần hóa học trong nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội” Các nội dung chính đã được tiến hành:

1 Khảo sát hàm lượng các thành phần đa lượng như: Ca, Mg, Na, K, HCO3-,

Cl, SO42-, NO3- từ đó nhận xét về cấu trúc, nguồn gốc chủ yếu của nước ngầm khu vực nghiên cứu

2 Khảo sát hàm lượng các thành phần vi lượng: Fe, As, Mn, PO43-, NH4+, DOC, từ đó nhận xét về hiện trạng và nguyên nhân liên quan đến sự hình thành các ô nhiễm

Luận văn được thực hiện trong khuôn khổ đề tài hợp tác giữa trường Đại học Tổng hợp Columbia, Mỹ với Trung tâm CETASD về vấn đề “Đánh giá sự bền vững của các nguồn nước ngầm: kết hợp giữa đào tạo và nghiên cứu (PEER Grant 544)” Các kết quả của luận văn đã được trình bày poster tại hội nghị Khoa học lần thứ 8, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, tháng 9/2014

Chương 1 - TỔNG QUAN

Nước ngầm (nước dưới đất) là chỉ loại nước chảy trong mạch kín ở dưới đất do các kiến tạo địa chất tạo nên, có thể là các túi nước liên thông nhau hoặc là mạch nước chảy sát với tầng đá mẹ Đây là loại nước tự nhiên có hệ thống hoá lý phức tạp, luôn biến đổi tuỳ thuộc vào thành phần, mức độ hoạt động của các hợp chất tham gia và các điều kiện nhiệt động học Người ta phân chia thành phần trong nước ngầm theo nhóm các nguyên tố đa lượng, vi lượng và các nguyên tố phóng xạ, các chất hữu cơ, các vi sinh vật, các chất khí hoà tan cũng như các chất keo và hỗn hợp cơ học khác [9]

Hiện nay, người ta chia nước ngầm theo nguồn gốc và điều kiện hình thành thành phần hóa học trong quá trình phát triển địa chất vỏ Trái Đất, thường gồm một

số loại như sau:

 Nước có nguồn gốc khí quyển (nước ngấm, nước rửa lũa)

 Nước có nguồn gốc biển (nước trầm tích)

 Nước nguồn gốc macma (nước nguyên sinh)

 Nước có nguồn gốc biến chất (nước tái sinh, nước khử Hyđrat)

Sự hình thành các thành phần hoá học của nước ngầm là kết quả của quá trình dịch chuyển vật chất trong vỏ Trái Đất trong các điều kiện địa chất cụ thể Các nhân

tố và quá trình gây ra sự dịch chuyển các nguyên tố hóa học trong vỏ Quả Đất được chia thành hai nhóm khác nhau về căn bản, đó là nhân tố bên trong và các nhân tố bên ngoài Các nhân tố bên trong, hay các nhân tố hóa lý, có liên quan đến bản chất hóa học của các nguyên tử, phân tử, ion của các nguyên tố Đó là các tính chất: Hóa trị, bán kính ion, thế ion, năng lượng mang tinh thể, … các nhân tố bên trong này quyết định tính phổ biến của các nguyên tố trong vỏ Trái Đất và sự tồn tại các quy luật chung trong sự hình thành thành phần của nước ngầm Các nhân tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự thành tạo thành phần hóa học của nước dưới đất Thuộc nhóm nhân tố này có thể bao gồm: Các nhân tố địa lý tự nhiên, địa chất, địa mạo, địa chất thủy văn, địa nhiệt, địa sinh vật [8]

Một số loại môi trường thủy địa hóa để tạo thành thành phần hóa học của nước ngầm là: môi trường oxy hóa, môi trường khử và môi trường biến chất

Môi trường oxy hóa đặc trưng cho các khí hòa tan chủ yếu có nguồn gốc khí quyển: N2, O2, CO2, các khí trơ Các khí này khi đi vào nước dưới đất trong những điều kiện địa chất thuận lợi cùng với sự ngấm của nước Oxy tự do là chất oxy hóa quan trọng nhất Trong môi trường oxy hóa, trị số thế oxy hóa–khử biến đổi tùy thuộc hàm lượng của oxy tự do, nó tỷ lệ thuận với hàm lượng oxy Trong điều kiện

tự nhiên thì quan hệ này thường bị phá hủy do sự thay đổi của pH, sự có mặt của một số chất hữu cơ Mặc dù vậy, giới hạn dưới và giới hạn trên của đới oxy hóa cũng được phân biệt khá rõ ràng Giới hạn dưới được đặc trưng bởi các thông số sau: Eh = + 250 mV khi pH = 5,5–8,5 và hàm lượng trung bình của oxy tự do trong nước khoảng 3,5 mg/L Còn giới hạn trên có thể xác định gần đúng như sau: Eh = +

1000 mV khi pH < 3 và hàm lượng oxy tự do lớn nhất khoảng 5 mg/L [8] Môi trường oxy hóa chủ yếu chiếm phần trên cùng của vỏ Trái Đất, trong một khu vực

có thể ăn sâu xuống 1000m Nước của môi trường oxy hóa thường có độ khoáng hóa thấp thành phần bicacbonat, sunfat, với độ pH biến đổi từ 2-9 (thông thường 6–8) [8]

Môi trường khử oxy có liên quan đến các khí có nguồn gốc sinh hóa: CH4, CO2, cacbuahydro nặng, N2, H2S, H2 Đó là sản phẩm của các quá trình sinh hóa (bởi vi sinh vật) Ngược lại với môi trường oxy hóa, trong môi trường khử hàm lượng của

H2S trong nước dưới đất tỷ lệ nghịch với độ Eh Cần chú ý rằng sự chuyển tiếp từ môi trường oxy hóa sang môi trường khử thì xảy ra từ từ Tùy theo hàm lượng của

H2S mà suy ra: môi trường khử yếu (hàm lượng H2S = 7–10 mg/L, Eh 0 mV), môi trường khử trung bình và môi trường khử mạnh Giữa các môi trường này thường dùng tổng hàm lượng H2S + HS– bằng 50 mg/L làm ranh giới; hàm lượng

H2S này tương ứng với độ pH từ 5,5–8,5; Eh 150 mV

Môi trường biến chất do sự có mặt của các khí có nguồn gốc biến chất: O2, H2S,

H2, CH4, CO2, N2, HCl, HF, NH3, SO2 Các khí này được thoát ra từ các đá dưới tác dụng của nhiệt độ cao Thường các khí có nguồn gốc biến chất đặc trưng cho các vùng hoạt động núi lửa hay macma trẻ Trong những vùng này nước dưới đất

thường được bão hòa khí CO2 Các khí có nguồn gốc biến chất thường dịch chuyển trong các miền phát triển môi trường khử và thậm chí cả trong môi trường oxy hóa Các quá trình hình thành các thành phần hoá học trong nước xảy ra rất phức tạp, tuỳ thuộc vào lịch sử phát triển địa chất của từng khu vực nhất định, các quá trình này rất đa dạng có thể xảy ra đồng thời hoặc kế tiếp nhau Có thể tóm tắt những quá trình chính có ý nghĩa quyết định sau:[8]

Quá trình rửa, lũa và hoà tan

Rửa lũa là quá trình chuyển vào dung dịch một nguyên tố hay thành phần nào

đó từ các khoáng vật mà không làm phá huỷ mạng tinh thể của chúng Còn hoà tan

là quá trình chuyển vào dung dịch các nguyên tố hay thành phần của các khoáng vật nhưng có sự phá huỷ hoàn toàn mạng tinh thể của chúng Hai quá trình này rất gần gũi nhau, nhưng thực ra về bản chất của chúng rất khác nhau

Đặc điểm thạch học của đá có ý nghĩa quyết định nhất tới quá trình rửa lũa Quá trình này chuyển vào dung dịch nước một số các muối dễ hoà tan như NaCl,

Na2SO4, MgSO4, CaSO4, và các muối cacbonat canxi và magiê Độ muối của đá có ảnh hưởng rất lớn đến thành phần của nước Khi trong đá có chứa NaCl thì trong quá trình hòa tan và rửa lũa sẽ tạo nên nước có thành phần cloruanatri Nếu đá có chứa Na2SO4.10H2O thì nước có thành phần sunfat natri Đá có chứa CaSO4.2H2O

là nước sunfat canxi Đối với đá macma, quá trình rửa lũa xảy ra rất khó khăn, chúng phải trải qua quá trình phong hóa hóa học phức tạp và lâu dài Còn trong những vùng chứa các đá khoáng hóa sunfua, dưới tác dụng của nước có hòa tan oxy

sẽ xảy ra oxy hóa khoáng tạo ra các sunfat kim loại, độ pH của nước giảm xuống (từ 6,9 đến 2,9) đồng thời tăng hàm lượng SO42-, Fe2+, Cu2+ và các kim loại khác vào nước

Quá trình rửa lũa thường xảy ra đồng thời với quá trình khác như quá trình hỗn hợp nước, lắng đọng muối, cô đặc khuếch tán, trao đổi các cation và vi sinh vật

Quá trình hỗn hợp nước

Sự hỗn hợp các loại nước có độ khoáng hóa khác nhau và thành phần hóa học không đồng nhất thường rất phổ biến trong tự nhiên Chúng có thể tạo nên các hỗn hợp nước có nguồn gốc khác nhau Đây là một quá trình hoá lý phức tạp chúng có

đặc điểm riêng tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà chúng ta cần phải phân tích sâu sắc Sự hỗn hợp nước thường kèm theo quá trình lắng đọng cacbonat canxi, magiê, sắt, thạch cao, silic

Quá trình lắng đọng muối

Sự lắng đọng muối xảy ra khi các điều kiện nhiệt động thay đổi Quá trình này làm cho nước có thành phần khác với thành phần ban đầu của nó, do có sự phá huỷ cân bằng thuỷ địa hoá giữa các thành phần của hệ thống Xảy ra hiện tượng thoát khí do biến đổi từ dạng hoà tan thành dạng tự do và lắng đọng trầm tích

Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑

hoặc Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + H2O + CO2↑

Quá trình lắng đọng muối xảy ra cho đến khi đạt được cân bằng thủy địa hóa mới

Quá trình cô đặc nước

Quá trình cô đặc nước làm tăng lượng các chất dễ hoà tan trong nước do sự bốc hơi, sự phát tán hoặc đóng băng

Sự hình thành nước có thành phần hóa học khác nhau tùy thuộc vào thành phần của nước ban đầu bị bốc hơi và mức độ cô đặc của nó, những chỉ tiêu này phụ thuộc vào thành phần và thứ tự các muối khoáng lắng đọng trong kết tủa

Hiện tượng cô đặc nước trực tiếp xảy ra ở những khu vực có khí hậu khô với những tầng nước ngầm nông (nhỏ hơn 3m) hoặc có thể gây ra bởi quá trình hô hấp của thực vật, do một số thực vật có bộ rễ ăn sâu đến mực nước ngầm đã lấy một lượng lớn hơi ẩm có trong đất, lâu dài sẽ dẫn tới làm giảm mực nước ngầm Hiện tượng này làm tăng độ khoáng hoá của nước ngầm, kết hợp với các quá trình tự nhiên khác sẽ tạo nên nước ngầm có thành phần đa dạng

Quá trình khuếch tán

Là quá trình dịch chuyển vật chất về môi trường có nồng độ thấp hơn dưới tác động của vận động nhiệt phân tử do chênh lệch gradient nồng độ Quá trình này làm đồng đều hàm lượng các chất hoà tan trong toàn bộ thể tích của hệ thống nước ngầm, đồng thời làm giảm lượng muối khuếch tán trong đá

Quá trình trao đổi cation

Quá trình này xảy ra có liên quan đến khả năng hấp phụ hoá lý đối với các hạt phân tán dạng mịn với đường kính nhỏ hơn 0,02mm Nó phụ thuộc vào độ pH, bản

chất ion và nồng độ các ion trong dung dịch Các ion Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+,

NH4+… là những ion có khả năng trao đổi cation Trong đó, số lượng cation trao đổi lớn nhất là Ca2+, Mg2+, Na+ và H+

Tốc độ của phản ứng trao đổi rất lớn Các phản ứng trao đổi đạt đến trạng thái cân bằng sau khoảng thời gian có thể tính được bằng một vài ngày Nhiều kết quả thực nghiệm đã chứng minh quá trình trao đổi cation có ý nghĩa quan trọng trong điều kiện phân bố rộng rãi của các trầm tích loại sét và á sét; tùy thuộc vào nhiều yếu tố, khi trao đổi sẽ xuất hiện các loại nước có nguồn gốc khác nhau với sự thay đổi mạnh mẽ độ khoáng hóa và thành phần hóa học của nước ngầm ở các khu vực

cụ thể

Các quá trình vi sinh vật

Các quá trình vi sinh vật có ý nghĩa vô cùng to lớn trong sự biến đổi thành phần hoá học của nước dưới đất, đặc biệt đến những biến đổi về địa hoá, chi phối đến dạng tồn tại của hầu hết các thành phần hoá học xung quanh và quyết định đến trạng thái của môi trường của khu vực đó Sinh vật có thể tạo ra các môi trường có tính oxy hóa–khử rất khác nhau như môi trường khử mạnh, ôxi hoá mạnh, khử yếu, ôxi hoá yếu hay vừa khử vừa ôxi hoá Ngược lại, môi trường cũng tác động ngược đến

sinh thái của vi sinh vật, tốc độ sản sinh sinh khối và các phản ứng chuyển hoá

Những nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng vi sinh vật phân bố rộng rãi trong

vỏ Trái Đất và tồn tại ở những điều kiện khác nhau, trong nước ngầm hoặc các tầng

chứa nước có khi sâu đến hàng nghìn mét

Đới giàu các loài vi khuẩn là đới thổ nhưỡng trên, chiều sâu từ 0,5–1,5m, ở đây xảy ra quá trình hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí Dưới đới này là đới phong hóa các đá, tồn tại nhiều loại vi khuẩn Trong các tầng sâu hơn chủ yếu là sự hoạt động của các vi khuẩn yếm khí (hoạt động của chúng xảy ra trong môi trường khử) Các vi khuẩn tham gia các quá trình chuyển hóa lưu huỳnh, sắt, chúng là các vi sinh vật háo khí Các vi khuẩn khử sunphát, khử nitrat và nitrit… thì cần có chất hữu cơ để sinh sống, là các vi sinh vật yếm khí, kết quả của quá trình khử sẽ tiêu hao các chất hữu cơ và nước, tăng thêm lượng nitơ và cacbonic có nguồn gốc vi sinh vật

Ngoài những quá trình đa dạng đã nêu trên còn có quá trình macma, biến chất, khử hydrat của khoáng vật, hydrat hóa các khoáng vật… cũng có vai trò nhất định trong quá trình hình thành nên sự đa dạng và phức tạp trong thành phần nước ngầm

Để hiểu rõ thành phần hóa học cơ bản có trong nước ngầm chúng ta sẽ tìm hiểu ở phần tiếp theo

Nước ngầm là một hệ thống hoá lý phức tạp, luôn biến đổi tuỳ thuộc vào thành phần, mức độ hoạt động của các hợp chất tham gia và các điều kiện nhiệt động học Thành phần trong nước ngầm thường được chia theo nhóm các nguyên

tố đa lượng, vi lượng và các nguyên tố phóng xạ, các chất hữu cơ, các vi sinh vật, các chất khí hoà tan cũng như các chất keo và hỗn hợp cơ học khác Trong đó, các tính chất cơ bản và trạng thái tồn tại hoá học được quyết định bởi các ion chính:

Cl–, SO42–, HCO3–, CO32–, Na+, Ca2+, Mg2+, cùng với đó là một số các hợp chất khác của N, K, Si, Fe, Al và một số chất khí hoà tan: O2, CO2, H2S, H2, CH4, N2 và các khí hiếm [9]

Trong phân tích hóa học nước ngầm, người ta thường dựa trên 11 chỉ tiêu cơ bản: nhiệt độ, Ec, pH, 4 cation chính (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) và 4 anion chính (Cl-, HCO3-, SO42-, NO3-) Các chỉ tiêu này dễ bị thay đổi về nồng độ nhưng là những thông số chính để đánh giá thành phần cơ bản nhất của nước ngầm [20]

Nhìn chung, các yếu tố nhiệt độ (to

), độ dẫn điện (Ec), pH ảnh hưởng rất lớn đến các thành phần hóa học trong nước ngầm và chúng thường mang những đặc trưng cơ bản sau: Nhiệt độ của nước ngầm phía trên gần mặt đất thường thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện khí hậu, địa chất thủy văn và các điều kiện khác Thông thường nhiệt độ tăng lên thì tốc độ khuếch tán, mức độ hòa tan của các muối tăng lên và độ hòa tan khí trong nước giảm đi Trong điều kiện Việt Nam, nhiệt độ thường biến đổi trong phạm vi từ 18-200C đến 26-280C [8] Độ dẫn điện có trong nước do nước có các dung dịch điện li Đây là thông số đặc trưng cho tổng hàm lượng các chất vô cơ hòa tan trong nước, nó tỉ lệ thuận với lượng muối hòa tan trong nước, độ hòa tan càng lớn thì độ dẫn điện càng cao [9] pH là chỉ số đặc trưng bằng hoạt tính hay nồng độ của ion Hidro trong nước Đối với nước dưới đất pH có thể thay đổi trong khoảng từ 1,8 - 11 (thông thường từ 5 - 8) [8]

Các ion cơ bản của nước dưới đất cũng mang những đặc điểm riêng, có thể tóm tắt một số điểm chính:

Cl- là ion phổ biến rộng rãi trong nước dưới đất, đặc biệt là phức hệ chứa nước sâu Nó có mặt trong nước dưới đất có thể do: nguồn gốc biển cổ, sự hòa tan của các muối mỏ, nguồn cung cấp từ khí quyển, các vùng gần bờ biển và đại dương Ion này ít có khả năng trao đổi, hấp phụ và tác dụng lên các yếu tố sinh vật Ion này tương đối ổn định trong nước ngầm Thông thường nước dưới đất dùng để ăn uống thì lượng clo không được quá 400mg/l (theo quy chuẩn của bộ y tế) [8] và theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm thì hàm lượng Cl- không được quá 250mg/l [1]

SO42- cũng tương đối phổ biến trong nước dưới đất, nhất là trong nước khoáng hóa yếu Hàm lượng của nó bị giới hạn khi có mặt của Ca2+ vì tạo kết tủa CaSO4

SO42- tích tụ trong nước do sự hoà tan thạch cao, anhydrit, sự ôxy hoá các hợp chất lưu huỳnh, các khoáng vật sunfua khác [8] Theo Quy chuẩn của bộ y tế thì hàm lượng SO42- trong nước ăn không quá 250 mg/l [3] còn theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm thì hàm lượng này không quá 400mg/l [1]

Các ion HCO3-, CO32- phân bố phổ biến trong nước nhạt và nước hơi mặn dưới đất, đặc biệt là hàm lượng HCO3-

phân bố rộng rãi trong nước ngầm hơi mặn Hiện nay chưa có quy chuẩn quy định hàm lượng các ion này trong nước ngầm Ion HCO3- có trong nước dưới đất chủ yếu do sự rửa lũa đá vôi, đolômit, đá sét vôi khi trong nước có khí CO2 Còn ion CO32-

rất ít tồn tại trong nước ngầm hoặc tồn tại chỉ với lượng rất nhỏ so với ion HCO3-, vì vậy khi nghiên cứu nước ngầm người ta thường quan tâm chủ yếu là hàm lượng HCO3-

[8]

Na+ là ion phổ biến nhất và rộng rãi trong nước dưới đất, nhất là trong hệ nước tầng sâu (Pleistocen) Nguồn cung cấp ion natri trong nước ngầm chủ yếu là nước biển và đại dương, trong quá trình phong hóa đá xâm nhập, sự hòa tan của các vỉa muối, phản ứng trao đổi ion Nước ăn uống quy định hàm lượng ion natri không quá 200mg/l (theo quy chuẩn của bộ y tế) [3]

K+ thường ít gặp trong nước ngầm do tham gia vào quá trình tạo khoáng vật thứ sinh, còn một số lượng lớn bị các vật hút đi và dễ dàng bị các đá sét hấp phụ Nguồn kali trong nước ngầm do quá trình phong hóa đá xâm nhập và do các khoáng vật có chứa kali, sự hòa tan muối kali

Mg2+ thường gặp trong nước ngầm với hàm lượng thấp Ion này có trong nước ngầm liên quan tới nước biển hoặc từ khí quyển, do kết quả phân huỷ khoáng vật chứa Mg và rửa lũa Dolomit

Ion Ca2+ thường gặp trong nước ngầm với các độ khoáng hóa khác nhau Nó thường tạo nên các hợp chất với ion cacbonat hoặc ion sunfat và với ion clo Sự có mặt của Ca2+ trong nước ngầm là do quá trình phong hóa đá xâm nhập, đặc biệt là

sự rửa lũa đá vôi, đôlomit, thạch cao và anhydrit

Ngoài các thành phần chủ yếu kể trên, trong nước ngầm còn có mặt một số thành phần đóng vai trò thứ yếu trong sự tạo thành thành phần hóa học của nước: Các hợp chất của nitơ: Nitrit (NO2-) phân bố rộng rãi nhưng với hàm lượng nhỏ, được tạo thành do ôxy hoá các hợp chất amôniac, sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ hoặc do sự khử nitrat Nitrat (NO3-) có mặt trong nước ngầm chứng tỏ sự ôxy hoá hoàn toàn các hợp chất hữu cơ chứa nitơ Các muối nitrat gặp trong nước ngầm với một lượng nhỏ Một số nghiên cứu trên thế giới, khi nghiên cứu thành phần nước ngầm thì đây được xem là ion chính để đánh giá nước ngầm, hàm lượng của nó ít thay đổi [20], hàm lượng NO3-

cho phép trong nước ăn không quá 50 mg/l [3] trong nước ngầm không quá 15 mg/l [1] Còn NH4+ (amôn) được tạo thành do các quá trình hoá học và sinh hoá, có sự tham gia của vi khuẩn khử nitrit trong điều kiện hiếm khí Sự có mặt của ion này có nguồn gốc hữu cơ chứng tỏ có sự phân hủy các chất hữu cơ có nitơ, đó là dấu hiệu nhiễm bẩn của nước [8]

Đối với Silic, do độ hoà tan các khoáng vật silicat và muối silic thấp nên hàm lượng trong nước tương đối nhỏ, thường tồn tại trong nước ngầm ở dạng oxit silic

và axit silixic [9] Do vậy, hiện nay cũng chưa có quy chuẩn nào quy định hàm lượng silic trong nước ngầm

Sắt trong nước ngầm thường tồn tại ở dạng ôxit Fe2+, Fe3+, các hợp chất này không bền khi gặp ôxy sẽ chuyển thành các hydrôxit kết tủa Sự có mặt các hợp chất sắt trong nước cao sẽ làm cho nước có mùi tanh khó chịu Nếu nước ngầm chứa nhiều sắt thì sẽ không thể sử dụng để sản xuất [8] Trong nước ăn uống, tổng hàm lượng sắt cho phép nhỏ hơn 0,3 mg/l [3], còn trong nước ngầm thì hàm lượng này không quá 5 mg/l [1]

Các yếu tố vi lượng và khí hòa tan trong nước không quyết định kiểu hoá học nhưng ảnh hưởng rất lớn đến tính chất đặc trưng cho thành phần của nước Do nước ngầm thường nghèo oxi và giàu CO2 hơn nước mặt, vì vậy có thể gặp nhiều trường hợp nước ngầm có môi trường khử (pH, Eh thấp) do đó có hàm lượng đáng kể các kim loại vi lượng [9] Các vi nguyên tố gồm: Li, B, F, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu,

Zn, As, Br, Sr… Dưới đây là bảng giới thiệu hàm lượng cho phép của một số nguyên tố vi lượng có trong nước ngầm theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước

ăn uống (QCVN 01:2009/BYT) và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT):

Bảng 1.1 Giới hạn cho phép một số thành phần vi lượng trong nước ngầm theo

TT Thông số Đơn vị Quy chuẩn về nước

ăn uống (QCVN 01:2009/BYT)

Quy chuẩn về nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT)

Thực ra, các giới hạn về mặt định lượng của các thành phần hóa học trong nước ngầm nêu trên cũng chỉ có giá trị tương đối, vì đôi khi trong thực tế cũng có thể gặp các vi nguyên tố có hàm lượng lớn nhiều lần so với quy định [9]

Các nghiên cứu trên thế giới cũng đã chỉ ra được một số thành phần hóa học trong nước ngầm kể cả thành phần đa lượng lẫn thành phần vi lượng có vai trò quan trọng đối với con người Qua đó cũng đã quy định được mức độ giới hạn của một số thông số có trong nước ngầm Dưới đây là bảng tiêu chuẩn giới hạn nước uống của các nước Châu Âu [20]

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn đối với một số thành phần nước uống và sự đóng góp của

nước uống cho lượng đi vào của các nguyên tố dinh dưỡng

Qua đây, chúng ta thấy được sự đóng góp của các thành phần hóa học nước ngầm trong nước uống với lượng nguyên tố dinh dưỡng hàng ngày vào cơ thể là không hoàn toàn giống nhau Chính những yếu tố này đã ảnh hưởng trực tiếp đến các trạng thái khác nhau của cơ thể con người Ví dụ đối với Na+, lượng đi vào qua nước uống là không nhiều vì lượng Na+ đi vào chủ yếu là do muối NaCl từ thức ăn Tuy nhiên đối với F- và As, lượng vào qua nước uống là chủ yếu và hàm lượng quá cao của hai nguyên tố này có ảnh hướng xấu tới sức khỏe của hàng triệu người từ nhiều khu vực trên thế giới Nhiều F- quá dẫn đến sự biến dạng xương gây đau đớn Đây là bệnh phổ biến ở những đất nước vùng thung lũng châu Phi như Kenya và Ethiopia, nơi mà nguồn núi lửa tạo ra F- là quan trọng, ở Ấn Độ và Tây Phi muối và khoáng trầm tích có chứa F- là nguồn nguyên thủy Riêng ở Ấn Độ khoảng 67 triệu người đang gặp phải những rủi ro từ flo [20]

Hiện nay, các thành phần của nước ngầm đang ngày bị biến đổi theo chiều hướng xấu với nhiều nguyên nhân khác nhau Trong đó, tác động con người thông qua việc khai thác các nguồn nước ngầm phục vụ cho các mục đích khác nhau cũng

là một trong những nguyên nhân góp phần vào nguy cơ làm cho nước ngầm ngày càng ô nhiễm Cụ thể chúng ta sẽ bàn luận ở phần tiếp theo

1.3.1 Trên thế giới

Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới Vì thế, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người Nhưng hiện nay, hầu hết nguồn nước ngầm trên thế giới đang có nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng

Nguy cơ ô nhiễm nước ngầm được thể hiện rõ khi nó có những thay đổi về mặt hóa tính theo chiều hướng xấu, một số muối có độc tính cao, các chất hữu cơ, vi khuẩn, các nguyên tố kim loại nặng xuất hiện ngày càng nhiều trong nước ngầm: Chì (pb), Đồng (Cu), Thủy Ngân (Hg), Asen (As), Crom (Cr), Mangan (Mn) những chất này có nguồn gốc từ chất thải, nước thải công nghiệp, sinh hoạt và việc dùng phân hóa học, thuốc trừ sâu quá nhiều trong nông nghiệp Bên cạnh đó là việc

khai thác nước ngầm quá mức cũng làm tăng quá trình xâm nhập các chất ô nhiễm

đi vào nước ngầm, làm suy giảm chất lượng nước ngầm ngày càng nghiêm trọng

Theo nghiên cứu của Smedley và D.G.Kinniburgh trong những năm gần đây,

ô nhiễm kim loại nặng được phát hiện ngày càng nhiều trong nước ngầm ở nhiều nơi trên thế giới như Achentina, Mêhicô, Chilê, Hungary, Rumani, Mỹ, Đài Loan, Trung Quốc, Ấn Độ, Băng-la-đét, Nê-pan, Myanma, Việt Nam với nồng độ từ vài trăm đến hơn 1000 µg/L.Trong đó các tầng chứa nước vùng châu thổ Băng-la-đét và Tây Bengal có mức độ nghiêm trọng nhất trên toàn cầu và tăng theo thời gian Nước ngầm những vùng này có nồng độ As dao động trong một khoảng rộng từ < 0,5 đến

3200 µg/L Trong đó 27% giếng có độ sâu <150 m thuộc tầng Holocen ở đét có chứa nồng độ As hơn 50 µg/L Vùng bị ảnh hưởng xấu nhất là Đông Nam Băng-la-đét (hình 1.2) nơi một vài huyện có hơn 90% giếng bị nhiễm Các hệ thống sông này bắt nguồn từ dãy núi Himalaya và từ một số dãy núi khác vùng phía bắc

Băng-la-và tây Tây Bengal

Hình 1.1 Bản đồ phân bố của As trong nước ngầm ở các giếng có độ sâu < 150m

vùng Băng-la-đét [32]

Không những thế, trong nghiên cứu của ông, ngoài As các nguyên tố khác cũng được phát hiện với hàm lượng cao: Fe (> 0,2 mg/L), Mn (> 0,5 mg/L), HCO3- (> 500 mg/L) và P (>0,5 mg/L) [32]

Một nghiên cứu khác ở Argentina cũng cho thấy có hàm lượng cao của các nguyên tố có hại như As, F, NO3–N, B, Mo, Se, U trong nước ngầm Ở đây, hàm lượng As hòa tan lên đến mức hàng nghìn (< 4-5300 µg/L) và nồng độ F nằm trong khoảng từ 0,03-29 mg/L, B là 0,5-14 mg/L, V là 0,02-5,4 mg/L, NO3–N là < 0,2-140 mg/L, Mo là 2,7-990 µg/L và U là 6,2-250 µg/L Trong nghiên cứu nước ngầm, 95% vượt quá 10 µg As/L (giá trị hướng dẫn của WHO) và 73% vượt quá

50 µg As/L (tiêu chuẩn của Argentina) Ngoài ra, 83% vượt quá giá trị hướng dẫn của WHO về F (1,5 mg/L), 99% đối với B (0,5 mg/L), 47% đối với NO3–N (11,3 mg/L), 39% đối với Mo (70 µg/L), 32% đối với Se (10 µg/L) và 100% đối với U (2 µg/L) Tổng các chất rắn hòa tan là từ 730 đến 11400 mg/L, phần lớn các giá trị cao xuất phát từ sự bay hơi nước dưới các điều kiện khô hạn của vùng Nước ngầm ở đây có điều kiện oxy hóa phổ biến với nồng độ oxy hòa tan cao Giá trị pH

là từ trung tính đến kiềm (7,0 –8,7) Các nhân tố này, cùng với các trầm tích hoàng thổ, trẻ và dòng nước ngầm chậm có khả năng làm cho sự tích lũy các nguyên tố kim loại trong tầng ngậm nước với nồng độ cao mà không bị rửa trôi Đây là nguy

cơ rất lớn ảnh hưởng đến việc tích lũy các kim loại trong nước ngầm sau này [32]

Ở khu vực Nam và Đông Nam Á, theo nghiên cứu mới của Scoff Fendorf và cộng sự (2008) được tiến hành ở một vùng đồng bằng châu thổ sông Mê-Kông gần thủ đô Phnom Pênh, Căm-pu-chia với mục đích tìm hiểu các quá trình thủy văn và sinh địa hóa ảnh hưởng đến nồng độ hòa tan cũng như quá trình linh động của các kim loại trong tầng Holocen cũng đã cho thấy nồng độ As hòa tan thay đổi theo không gian, khoảng trên 1300 µg/L trong nước ngầm đến 600 µg/L ở nước lỗ rỗng chiết từ lớp sét sát bề mặt Nước ngầm có nồng độ As cao có môi trường khử với nồng độ O2 không đáng kể và nồng độ Fe (II), NH4+, C hữu cơ hòa tan cao Ở môi trường gần bề mặt nhưng nằm dưới các vùng ngập nước lâu dài, các chỉ thị này càng dễ nhận thấy Còn Fredericks (2004) đã kết hợp các số liệu về nồng độ As trong nước ngầm và biểu đồ địa chất các lớp trầm tích bở rời đã tạo ra biểu đồ nguy

cơ ô nhiễm As ở Căm-pu-chia Kết quả thu được cho thấy: nước ngầm ở khu vực có nồng độ As nằm trong khoảng từ 1-1610 µg/L (trung bình 217 µg/L, n = 207) Thêm vào đó, nồng độ As cao tương ứng với điều kiện khử trong tầng chứa nước, ở

đó nồng độ trung bình của NH4+

(6,0 mg/L), DOC (3,9 mg/L), Fe (2,8 mg/L), Mn (0,62 mg/L) đều cao Tác giả cũng tìm thấy mối tương quan thuận giữa As và NH4+, DOC được xem như là một bằng chứng cho thấy có sự khử hòa tan các khoáng oxit [22] Ở Trung Quốc, tác giả Huaming Guo (2008) cũng đã phát hiện thấy nồng độ các kim loại nặng ở tầng chứa nước nông lưu vực Hetao (vùng Nội Mông) Trong

đó, As nằm trong khoảng 0,6 – 572 µg/L, ion Fe đạt tới 5,9 mg/L (với 64% số mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép – 0,3 mg/L của Tổ chức Y tế Thế giới), Mn (đạt tới 1,27 mg/L), HCO3- (cao nhất đạt 1600 mg/L), P (đạt tới 3,54 mg/L) và S2- (cao nhất đạt 0,12 mg/L), đồng thời nồng độ của NO3- và SO42- thấp Nồng độ SO42- thấp đi kèm với nồng độ S2- cao chứng tỏ rằng sự khử SO42- đã xảy ra [25] Như vậy có thể khẳng định mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước ngầm ở khu vực này đang ở mức cao

Nước ngầm còn có nguy cơ ô nhiễm hữu cơ Hiện nay trên thế giới, nguy cơ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ nói chung được tìm thấy ở các nước có nền công nghiệp phát triển và các nước thâm canh nông nghiệp lâu đời Khi mà mỗi năm có khoảng 60.105 tấn các chất hữu cơ tổng hợp bao gồm các chất nhiên liệu, chất màu, thuốc trừ sâu, thuốc kích thích tăng trưởng, các phụ gia trong dược phẩm thực phẩm được thải ra Các chất này không được xử lý kịp thời sẽ phát tán ra môi trường hoặc bị chôn lấp, ngấm theo dòng nước mưa, theo thời gian chúng sẽ được tích lũy và phân hủy, hòa lẫn vào các dòng nước ngầm [16] Hàm lượng DOC, amoni trong nước ngầm được tìm thấy nhiều nhất ở các vùng thuộc châu Âu, bắc Mỹ và một số nước vùng châu Á như Trung Quốc, Sri Lanka … Đặc biệt hàm lượng DOC thường xuyên được đề cập đến ở các nghiên cứu của các nhà khoa học hiện nay trên thế giới về ô nhiễm hữu cơ trong nước tự nhiên

Phần lớn các nước hiện nay việc sử dụng các hợp chất như Urê, Amoniac và Nitrat (UAN) đang phổ biến rộng rãi trong phân bón cho nông nghiệp Kết quả là nước ngầm nhiễm NH4+, UAN ngày càng nặng nề hơn Nguồn nước bị ô nhiễm như

vậy có thể được tìm thấy trong các khu thương mại sản xuất phân bón, trong các khu vực lưu trữ và trong các vùng chứa nước xung quanh các khu vực nông nghiệp của Hoa Kỳ, bao gồm bang Lowa, Illinois, Nebraska, Minnesota, Indiana, Texas và California, là kết quả của các dòng chảy ngầm Ở các vùng nông nghiệp nước Mỹ, nước ngầm có chứa amoni, UAN có thể được bơm từ mặt đất và sử dụng để tưới cây trồng, các hợp chất chứa nitơ đang được phục vụ như là một nguồn phân bón cho các loại cây trồng Nghiên cứu trên một số vùng trồng hoa màu ở Lowa có lượng nước ngầm lên tới 105 mg/l NH4+, 89 mg/l Urê, ở Minnesota có tới 102 mg/l

NH4+, 85 mg/l Urê, còn ở Texas có 69 mg/l NH4+ và 120 mg/l Urê Mặc dù ngành thủy lợi đã cảnh báo nguồn nước ngầm bị ô nhiễm UAN rất cao, nhưng cũng chưa nêu ra được các giải pháp khả thi để thay thế vấn đề này Sự hiện diện của các hợp chất nitơ trong nước mặt có thể gây hại vì các hợp chất nitơ phục vụ như là một nguồn dinh dưỡng cho thực vật phù du không mong muốn, các loại vi khuẩn gây hại và có thể dẫn đến ô nhiễm của nước, trong đó có hiện tượng phú dưỡng Ví dụ, amoniac ở nồng độ thấp cực kỳ độc hại cho cá NH4+ trong nước ngầm cũng có thể được chuyển hóa thành NO3- , đây là dạng độc hại đối với trẻ sơ sinh Do đó, cần có một số giải pháp để xử lý nước mặt nhằm giảm nồng độ của các hợp chất nitơ [30]

Qua các kết quả nghiên cứu của D.C Gooddy và K Hinsby thực hiện trên hơn

400 mẫu nước ngầm nồng độ tổng cacbon hữu cơ TOC bằng các mẫu không lọc, từ

8 quốc gia Liên minh Châu Âu (EU) là Bỉ, Đan Mạch, Anh, Estonia, Pháp, Ba Lan,

Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha; trên khoảng 250 mẫu nước ngầm DOC đo bằng các mẫu lọc, của 4 nước trong 8 nước này (Đan Mạch, Anh, Pháp, Ba Lan), cho thấy TOC có nồng độ khoảng từ 0,1 - 59,4 mgC/l, trung bình là 2,7 mgC/L và DOC nằm trong khoảng 0,2 – 58,9 mgC/L, trung bình là 2,2 mgC/L, chứng tỏ giá trị cacbon hữu cơ trong tự nhiên rất cao, đôi khi có thể được tìm thấy tại nơi có tầng nước ngầm còn nguyên thủy [23]

Các nước ở châu Á, lượng amoni và các hợp chất chứa nitơ khác cũng như DOC cũng được tìm thấy rất nhiều trong các dòng nước thải được thải ra từ các khu công nghiệp như nhà máy phân bón, nhà máy nhuộm, nhà máy thức ăn chăn nuôi, các nhà máy điện, và các ngồn nước thải sinh hoạt của các khu chung cư lớn Vì

nồng độ cao của các hợp chất nitơ, cacbon hữu cơ thấm vào từ chất thải theo thời gian sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước ngầm Theo dữ liệu của Viện Khoa học địa chất Trung Quốc đã xác định khoảng 44% nước ngầm ở đồng bằng miền Bắc Trung Quốc, gồm: Hà Bắc, Hà Nam, Sơn Đông, Bắc Kinh và Thiên Tân bị ô nhiễm amoni với những mức độ khác nhau kèm theo đó hàm lượng DOC cũng được tìm thấy với giá trị cao tương ứng Nhất là ở Sơn Đông với lượng amoni lên tới 116 mg/l, DOC là 4,2 mgC/l; ở Hà Bắc NH4+ là 108 mg/l, DOC cũng lên đến 3,6 mgC/l; còn ở Thiên Tân NH4+ là 94 mg/l, và DOC là 3,2 mgC/l Ngoài ra, nước mặt ở 57% địa điểm được theo dõi khắp Trung Quốc bị nhiễm độc hoặc cực kỳ ô nhiễm các hợp chất chứa nitơ khác, kèm theo đó là nồng độ cacbon hữu cơ tự nhiên cũng ở mức độ cao Còn ở Sri Lanka, hiện có 14 trong số 25 quận huyện đang ở mức báo động về lượng amoni có trong nước ngầm được nghiên cứu tại đây, trong đó vùng miền trung của Sri Lanka, một trong những vùng trồng chè hàng đầu thế giới có nguy cơ ô nhiễm amoni nặng nề nhất với nồng độ trung bình là 121 mg/l, tiếp đó là thị trấn Chilaw ven biển phía Tây với hàm lượng amoni 97 mg/l và có nguy cơ tăng theo hàng năm Đây là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất ở Sri Lanka trong việc xử lý nước ngầm trước khi sinh hoạt và tưới tiêu cho nông nghiệp, bảo vệ môi trường [31]

Ngoài các nguy cơ trên nước ngầm còn có thể bị nhiễm bẩn và nhiễm mặn Đây là khả năng ô nhiễm rất lớn và thường xuyên Việc nước ngầm nhiễm bẩn là do các chất thải và nước thải từ các bệnh viện, khu dân cư, chăn nuôi, phân động vật,

vi sinh vật gây bệnh sẽ theo nước ngấm xuống làm bẩn nguồn nước ngầm Quá trình nhiễm mặn nước ngầm thường ở vùng ven biển, độ dốc đường mặt nước thường có hướng dốc ra biển nhưng thường rất nhỏ và ở sát bờ biển thì hướng của đường mặt nước thay đổi do sự lên xuống của thủy triều Trong điều kiện tự nhiên, nước biển có mật độ lớn hơn nên thường nằm dưới lớp nước ngọt có mật độ nhỏ hơn Khi khai thác nước ngầm cho các mục đích kinh tế và sinh hoạt thì mặt tiếp xúc nó sẽ bị biến dạng Trong thực tế, nước ngọt và nước biển trộn lẫn vào nhau hình thành một vùng tiếp giáp chứ không phải riêng nước mặn Do việc bơm nước

từ các bể chứa nước ngầm vùng ven biển lớn hơn lượng cung cấp trở lại cho các bể

nước ngầm làm mặt nước ngầm bị hạ thấp Sự hạ thấp đó phát triển dần từ giếng bơm ra biển và đến một lúc nào đó xuất hiện độ dốc ngược và kết quả là mặt ngăn cách cũng tịnh tiến dần sâu trong các tầng đất Nên nước mặn sẽ chỉ dừng lại khi một cân bằng mới được thiết lập Từ đó nước ngầm chịu quá trình xâm nhập mặn và

ô nhiễm [6]

1.3.2 Ở Việt Nam

Tổ chức Nhi đồng quốc tế (UNICEF) ước tính khoảng 20,48% dân số Việt Nam (16,5 triệu người) đang dùng nước giếng khoan Nhưng với sự tăng trưởng ngày càng nhanh về dân số, kinh tế phát triển, kèm theo đó vấn đề khai thác, sử dụng không hợp lý và ý thức bảo vệ môi trường của người dân chưa cao đã làm cho nước ngầm ngày càng suy giảm cả về chất lượng lẫn số lượng [17]

Trong vòng 20 năm trở lại đây, nền kinh tế của nước ta đang phát triển với tốc

độ cao, kèm theo đó là quá trình đô thị hóa, bùng nổ dân số tác động đến nhiều mặt của môi trường, trong đó tác động rất lớn đến nước ngầm Thực tế cho thấy, ở miền Nam Việt Nam có một số khu vực đồng bằng sông Mê-Kông nước ngầm bị nhiễm mặn nặng nề, cho nên nước ngầm ở các tầng chứa nước nông không thể dùng làm nước uống Do đó các chỉ tiêu ô nhiễm khác ở trong nước ngầm vùng này cũng ít được chú ý hơn Tháng 7/2004, Tác giả Michael Berg đã tiến hành thực hiện cuộc khảo sát nước ngầm ở 2 tỉnh An Giang và Đồng Tháp, là hai tỉnh có con sông Bassac và sông Mê-Kông (còn có tên khác là Tiền Giang và Hậu Giang) chảy qua

và tầng chứa nước Holocen (tầng nước nông) nhìn chung không bị ảnh hưởng bởi

sự xâm nhập mặn Kết quả phân tích 112 mẫu nước, tác giả cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước ngầm khu vực này rất lớn: Fe từ 0,05-56 mg/L (trung bình 2,6 mg/L), As từ 1-845 µg/L (trung bình 39 µg/L), NH4+: 0,1-35 mg/L (trung bình 5,0 mg/L), DOC: 1,5-58 mg/L (trung bình: 5,3 mg/L), HCO3-: 19-785 mg/L (trung bình: 230 mg/L) cho thấy rằng tầng chứa nước ở đây mang tính khử Nồng độ các kim loại nặng cao thường được tìm thấy ở những mẫu có giá trị pH > 7 [22]

Ở đồng bằng Bắc Bộ, lượng nước ngầm đang có nguy cơ suy giảm nhanh về

số lượng cũng như chất lượng bởi sự khai thác rất tràn lan Ngoài các công trình khai thác nước ngầm tập trung ở quy mô lớn ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải

Phòng, Nam Định, Hà Đông, Sơn Tây còn có hàng trăm lỗ khoan công nghiệp, mỗi lỗ khoan từ 100 đến 200 m3/ngày, có hơn 25.000 lỗ khoan đường kính nhỏ kiểu UNICEF do chương trình nước sạch nông thôn các tỉnh và nhân dân thực hiện Việc làm này đã gây nên sự hạ thấp mực nước ngầm và nhiễm bẩn nguồn nước một cách nhanh chóng [6] Theo thống kê, từ thời điểm sau năm 1945 tổng lượng khai thác nước ngầm cho khu vực đồng bằng sông Hồng là 40.000 m3/ngày Từ đó đến nay, do nhu cầu nước sạch ngày một tăng, lần lượt các nhà máy nước mới ra đời như: Lương Yên, Tương Mai (1961), Hạ Đình (1965), Mai Dịch (1985), Pháp Vân (1985) Những năm 90, các bãi giếng được mở rộng như Mai Dịch (1992), Ngọc Hà và Lương Yên (1993), Yên Phụ (1997), Gia Lâm (1998), Cáo Đỉnh (2001) Lưu lượng khai thác nước ngầm bình quân tăng mạnh theo thời gian: năm 1945 là 40.000m3/ngày thì 2004

là 400.000m3/ngày và năm 2010 khoảng 1.100.000m3/ngày [7]

Không những thế, từ những năm 80, UNICEF đã có chính sách hỗ trợ cung cấp nước sạch cho người dân tại Việt Nam thông qua việc sử dụng các giếng khoan bơm tay, sau đó do mở rộng lưới điện quốc gia trên hầu hết khắp các vùng trên cả nước khoảng hơn 10 năm trở lại đây đã tạo điều kiện cho các hộ dân tự khoan giếng

và lắp bơm điện để khai thác nước ngầm cho sinh hoạt ngày càng gia tăng mạnh

mẽ [14] Việc khai thác và sử dụng nước đơn lẻ bởi các hộ dân tồn tại phổ biến khắp khu vực, chỉ tính riêng Hà Nội năm 2004 lưu lượng khai thác bình quân khoảng 150.000 m3/ngày [7]

Bên cạnh đó, việc thăm dò địa chất, khảo sát phục vụ xây dựng, giao thông, thủy lợi cũng là những nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm ở đây Các công trình này ít được kiểm tra, quản lý nghiêm ngặt Mặt khác, các hoạt động của hàng trăm xí nghiệp, nhà máy, bệnh viện, các điểm dân cư, canh tác nông nghiệp cũng là nhưng nguy cơ rất lớn cho việc gây ô nhiễm nước ngầm

Từ nghiên cứu ở đồng bằng sông Hồng do Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội kết hợp với các chuyên gia thuộc Viện Khoa học

và Công nghệ Nước (Eawag), Liên bang Thuỵ Sĩ đã tiến hành (từ năm 2005 đến 2007) khảo sát ngẫu nhiên trên toàn khu vực đồng bằng sông Hồng, với tổng số 461

mẫu nước giếng khoan với mật độ khoảng 6 km2/mẫu, trong phạm vi 15 tỉnh, đó là Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hoà Bình, Hà Tây, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phòng, Hưng Yên, Hà Nam, Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng As có sự thay đổi trong một khoảng rất rộng, từ mức nhỏ hơn < 0,1 µg/l cho tới hơn 810 µg/l Trong đó, 73% số mẫu có hàm lượng nhỏ hơn 10µg/l, đạt tiêu chuẩn nước uống về asen của Bộ Y tế Việt Nam, 16% số mẫu có lượng asen nằm trong khoảng 10-50 µg/l, 8% số mẫu có lượng asen nằm trong khoảng 50-200 µg/l, và 3% số mẫu có lượng asen rất cao, lớn hơn 200 µg/l [24]

Hình 1.2 Ô nhiễm asen trong nước giếng khoan tại đồng bằng sông Hồng [ 24 ]

Tuy nhiên sự ô nhiễm đó lại tập trung chủ yếu tại vùng bờ phải sông Hồng, xuyên qua một số tỉnh đông dân như: Hà Tây, Hà Nam, Hà Nội, Nam Định, Hưng Yên và Thái Bình (hình 1.4) Nhiều giếng khoan ở vùng này có hàm lượng asen cao khoảng 200-300 µg/l (gấp 20-30 lần tiêu chuẩn nước uống) Phía lưu vực sông Đuống cũng xuất hiện giải ô nhiễm với mức độ nhẹ hơn Đó là địa phận tỉnh Bắc Ninh và Hải Dương Các khu vực ven vùng núi trung du, ven biển có chiều hướng ít

bị nhiễm asen trong nước giếng khoan Phần trăm số mẫu có hàm lượng asen vượt tiêu chuẩn của nước ngầm là 45% tại Hà Nam, 28% tại Hà Tây, 17% tại Hưng Yên,

10% tại Nam Định và Bắc Ninh Các tỉnh còn lại có tỉ lệ này nhỏ hơn 10% Sự khác nhau lớn về nồng độ As trong nước ngầm theo không gian ở đồng bằng sông Hồng cũng được quan sát thấy (hình 1.3) Không những thế, kết quả nghiên cứu còn cho thấy được ngoài As còn có nhiều yếu tố khác cũng được tìm thấy với nồng độ cao Nồng độ SO42– có ở một số mẫu lên đến 30 mg/L, NH4+có giá trị lên đến 39,4 mg/L,

CH4 là 53,2 mg/L (trung bình 24,2 mg/L), nồng độ Fe có giá trị cao nhất lên đến 23,3 mg/L (trung bình 5,2 mg/L,), nồng độ PO43–

cũng có giá trị trung bình là 1,2 mg/L (0,7-2, 26 mg/L), nồng độ DOC lên đến 15,7 mg/L Đặc biệt, kết quả nghiên cứu còn cho thấy có sự ô nhiễm Mn trong nước ngầm với 67,1 % số mẫu nước giếng khoan vượt tiêu chuẩn về Mn trong nước uống (0,4 mg/L, tổ chứ c y tế thế giới WHO ) Có nhiều mẫu giếng khoan vượt tiêu chuẩn này từ 3 đến 8 lần Các giếng có nồng độ As thấp lại thường xuất hiện Mn với nồng độ cao Qua đó chúng

ta thấy được hàm lượng các kim loại nặng và các chất độc hữu cơ xuất hiện với nồng độ cao, trên một phạm vi rộng lớn

Đối với nước có nền sản xuất nông nghiệp lúa nước lâu đời như Việt Nam, nguy cơ ô nhiễm chất hữu cơ cũng là vấn đề đáng báo động, khi mà lượng hóa chất bảo vệ thực vật và các hợp chất hữu cơ khác ngày càng được gia tăng sử dụng Không những thế, sự gia tăng dân số kèm theo sự gia tăng lượng chất thải sinh hoạt, nước thải từ các nhà máy sản xuất thực phẩm … có hàm lượng chất hữu cơ cao thải vào các nguồn nước tự nhiên, theo thời gian được tích lũy vào nước ngầm Theo số liệu thống kê của Viện Nước tưới tiêu và Môi trường (Bộ NN&PTNT), hàng năm nước ta có khoảng 20.000 tấn thuốc trừ sâu, trung bình tăng khoảng 4-5kg/ha.năm, khoảng 200.000 - 250.000 tấn thuốc bảo vệ thực vật, hơn 400.000 tấn phân bón hữu cơ được đưa vào trong đất nông nghiệp không được cây hấp thụ hết, theo thời gian được hòa tan vào nguồn nước dưới đất [10] Bên cạnh đó, một số lượng rất lớn chất hữu cơ được thải ra từ nước thải sinh hoạt ở các khu chung cư, khu đô thị lớn, nước thải các nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm, nước thải các bệnh viện cũng chưa được thống kê hết Tất cả các nguồn thải này theo thời gian là nguy cơ làm cho nước ngầm bị ô nhiễm chất hữu cơ bằng những con đường khác nhau

Hàm lượng DOC và NH4+ trong nước ngầm đã được tìm thấy ở nhiều vùng trong cả nước, điều này chứng tỏ nguy cơ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ nói chung cũng như ô nhiễm các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ và hợp chất cacbon hữu cơ ngày càng diễn ra rất phức tạp trên toàn lãnh thổ Trong đó có hai khu vực bị ô nhiễm nặng nề nhất là khu vực đồng bằng sông Hồng và khu vực đồng bằng sông Cửu Long, nơi dân cư tập trung đông đúc, có các vùng nông nghiệp canh tác lâu đời, có nhiều nhà máy sản xuất phân bón, nhà máy nhuộm, nhà máy thức ăn chăn nuôi và nhiều nhà máy sản xuất, chế biến lương thực thực phẩm

Theo chi cục bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh, kết quả quan trắc nước ngầm tầng nông gần đây cho thấy lượng nước ngầm ở khu vực ngoại thành thành phố này đang diễn biến ngày càng xấu đi Cụ thể nước ngầm ở trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn) bị ô nhiễm amoni 68,73 mg/l (cao gấp 1,9 lần so với năm 2005), DOC 22,6 mgC/l (gấp 1,2 lần so với 2005) bên cạnh đó hàm lượng nhôm và

độ mặn cũng tăng nhanh trong những năm gần đây; hàm lượng DOC trong nước ngầm của một số khu vực khác như Linh Trung, Trường Thọ (Thủ Đức), Tân Tạo (Bình Chánh) cũng khá cao (11,76 đến 22,83 mgC/l) chứng tỏ nguy cơ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước ngầm ở những nơi này là rất cao [2]

Khu vực đồng bằng Bắc Bộ, tình trạng ô nhiễm amoni trong nước ngầm đang nằm ở mức đáng báo động Theo kết quả khảo sát của Liên đoàn địa chất thủy văn - địa chất công trình miền Bắc cho thấy phần lớn nước ngầm khu vực đồng bằng Bắc

Bộ gồm các tỉnh như: Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình và phía nam Hà Nội đều bị nhiễm bẩn amoni rất nặng Xác suất các nguồn nước ngầm nhiễm amoni có nồng độ cao hơn tiêu chuẩn nước sinh hoạt (3 mg/l) khoảng 70-80% Trong nhiều nguồn nước ngầm còn chứa nhiều hợp chất hữu

cơ, độ oxi hoá có nguồn đạt 30-40 mg O2/l Có thể cho rằng phần lớn các nguồn nước ngầm đang sử dụng không đạt tiêu chuẩn về amoni và các hợp chất hữu cơ [4]

Theo kết quả khảo sát của các nhà khoa học Viện Địa lý thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam thì hầu như các mẫu nước từ các huyện của tỉnh Hà Nam đều có tỷ lệ nhiễm amoni ở mức đáng báo động Chẳng hạn như tại Lý Nhân

có mẫu nước với hàm lượng lên tới 111,8 mg/l gấp 74 lần so với tiêu chuẩn Bộ Y tế

(TC 1329/BYT-2002), còn ở Duy Tiên là 93,8 mg/l gấp 63 lần Trong khi đó, các kết quả khảo sát của trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội cũng cho biết chất lượng nước ngầm ở tầng mạch nông và mạch sâu tại các địa phương này cũng có hàm lượng Nitơ trung bình > 20 mg/l vượt mức tiêu chuẩn Việt Nam cho phép rất nhiều lần [5] (Tiêu chuẩn nước vệ sinh ăn uống 1329/BYT-2002 đối với nồng độ NH4+ tối đa cho phép là 1,5 mg/l)

Một nghiên cứu khác của ông Phạm Ngọc Hải và Phạm Việt Hòa năm 2004 trong “Kỹ thuật khai thác nước ngầm”, đã khẳng định khu vực Hà Nội là nơi tập trung đông dân cư và là trung tâm kinh tế lớn của Việt Nam, nhưng hiện nay ô nhiễm nước ngầm đang xảy ra nghiêm trọng Nhất là ở tầng nước nông (Holocen),

đã xuất hiện các hợp chất Nitơ, các kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ độc hại, thậm chí còn bị ô nhiễm vi sinh Các hợp chất NH4+, NO2- được tập trung khá nhiều

ở vùng Thanh Trì, Mễ Trì, Pháp Vân, Đức Giang, Triều Khúc vượt quá giới hạn cho phép Các kim loại nặng như Hg, Pb, Cr, Fe, Mn được tìm thấy nồng độ cao trong nước ngầm thuộc các khu vực Thanh Trì, Đông nam quận Hai Bà Trưng, Mỹ Đình Các hợp chất hữu cơ độc hại cũng xuất hiện nhiều trong nước ngầm ở đây, đáng chú

ý nhất là CN, Phenol xuất hiện nhiều ở Pháp Vân, Yên Sở, Vĩnh Tuy, khu công nghiệp Đức Giang – Gia Lâm, Thượng Đình, Nghĩa Đô Bên cạnh đó, thuốc trừ sâu

và tổng thuốc trừ sâu cũng xuất hiện với hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép (với

12 điểm lấy mẫu thì có tới 70% số mẫu chứa DDT với hàm lượng lớn hơn 6 μg/l trong khi giới hạn cho phép là 1μg/l) ở Mai Dịch, Pháp Vân, Vĩnh Quỳnh, Yên Sở, Trần Phú Không những thế, ô nhiễm vi sinh trong nước ngầm cũng đã xuất hiện ở phía Nam sông Hồng, thị trấn Đức Giang – Gia Lâm trong tổng số mẫu lấy đại diện tại 50 điểm có tới 60% mẫu với hàm lượng coliform, Fecalcoliforms vượt quá tiêu chuẩn hàm lượng vi khuần cho phép [6] Điều này đã một lần nữa khẳng định nước ngầm ở đây không chỉ ô nhiễm về số lượng, thành phần, chất lượng mà còn phân bố

cả trên diện rộng Đây là cơ sở cho việc khẳng định ô nhiễm môi trường nước ngầm

ở Việt Nam đang nằm ở mức đáng báo động

Như vậy, việc nghiên cứu ô nhiễm nguồn nước ngầm trên thế giới và Việt Nam đang là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết trong bảo vệ môi trường nói chung và bảo vệ môi trường nước nói riêng

Chương 2 – MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm lấy mẫu khu vực phía Đông Nam Hà Nội

Địa bàn nghiên cứu là khu vực phía Đông Nam Hà Nội Các điểm lấy mẫu nước

là các giếng tự khoan đơn lẻ của các hộ dân thuộc các quận, huyện: Thanh Xuân, Hoàng Mai, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Hoàn Kiếm, Long Biên, Thanh Trì, Gia Lâm

và thị trấn Văn Giang (tỉnh Hưng Yên) So với sông Hồng, địa bàn này trải dài trên toàn bộ khu vực hai phía con sông, đoạn chảy qua các địa phận phường Bạch Đằng (Quận Hai Bà Trưng) và phố Thạch Cầu (Quận Long Biên) xuống theo dọc bờ sông khoảng 20km (theo đường chim bay) đến xã Vạn Phúc (Huyện Thanh Trì) và Phù Liệt (Thị trấn Văn Giang)

Đây là khu vực có địa hình tương đối thấp so với thành phố Hà Nội, dân cư tập trung đông Khai thác nước ngầm theo hai hình thức chính: khai thác tập trung bởi nhà máy nước và khai thác đơn lẻ bởi các hộ dân Trong đó, khai thác nước ngầm

tập trung với đặc điểm là khai thác với số lượng lớn, có các nhà máy nước ra đời từ rất lâu: Ngô Sỹ Liên (1945) thuộc quận Đống Đa, Hạ Đình (1965) quận Thanh Xuân, Lương Yên (1993) quận Hai Bà Trưng, Gia Lâm (1998), Kim Lan (2001) huyện Gia Lâm … Ngoài ra còn có hàng trăm lỗ khoan đường kính nhỏ kiểu UNICEF do người dân tự khoan để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau Bên cạnh đó có nhiều nhà máy sản xuất công nghiệp, nhiều vùng sản xuất nông nghiệp lâu đời tồn tại cho đến ngày nay như ở Gia Lâm, Văn Giang (Hưng Yên) [6]

Khu vực lấy mẫu có diện tích khoảng 252 km2 (ngang 18 km x dọc 14 km) được chia làm 144 ô vuông nhỏ trên bản đồ, mỗi ô lấy 1 mẫu nước giếng (trừ các ô vuông nằm trên sông Hồng) Tương ứng với mật độ khoảng 2 km2/mẫu

Quá trình lấy mẫu được tiến hành từ tháng 11 năm 2013 đến hết tháng 03 năm

2014 Đây là thời điểm lấy mẫu thuộc mùa khô Thời gian này, nguồn nước ngầm

Hà Nội hầu như bị ảnh hưởng rất nghiêm trọng do yếu tố con người sử dụng, kèm theo đó là qua trình đô thị hóa đã góp phần thể hiện sự nhiễm bẩn nguồn nước ngầm khu vực này rất rõ rệt

Các mẫu nước sau khi lấy được chuyển về bảo quản và phân tích theo tài liệu chuẩn Việt Nam và quốc tế Công việc phân tích được thực hiện tại phòng thí nghiệm của trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội từ tháng

4 đến tháng 8 năm 2014

2.2 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu

Mục tiêu của luận văn:

Góp phần đánh giá chất lượng nước ngầm khu vực Đông Nam Hà Nội thông qua tìm hiểu sự phân bố và mối liên quan giữa các thành phần hóa học trong nước ngầm

Đối tượng nghiên cứu:

- 137 mẫu nước ngầm của 137 hộ dân trong khu vực nghiên cứu Các mẫu nước được lấy từ các giếng nước riêng lẻ tự khoan của các hộ dân với độ sâu từ 7m đến 80m

- Các thông số hóa học trong nước ngầm như: Na, Ca, Mg, K, As, Fe, Mn, SO42-,

PO43, NH4+, DOC, NO3-, HCO3–, …

- Các thông số hiện trường như: DO, EC, pH, Eh, nhiệt độ

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu [20]

2.3.1.1 Đo các thông số hiện trường

Hình 2.2 Đo các giá trị DO, E h , E c , T 0 , pH ngay tại hiện trường

- Trước tiên, bơm nước giếng khoan cho đến khi giá trị DO của nước đầu ra ổn định (DO 0) Thực hiện bơm bỏ vài lần thể tích giếng (Khoảng 5 đến 15 phút tùy theo độ sâu giếng)

- Đo các giá trị Eh (Thế oxi hóa khử), Ec (độ dẫn), T0, pH, DO Để đo các thông số này dùng thiết bị điện cực hiện trường Đo trực tiếp đầu vòi nước chảy hoặc sử dụng ca hứng và đo trực tiếp (để nước đầu ra chảy tràn trong ca hứng nước trong suốt quá trình đo)

- Đo độ kiềm bằng phương pháp chuẩn độ màu Alkalinity Phép phân tích này cho biết hàm lượng HCO3- trong mẫu nước

2.3.1.2 Phương pháp lấy mẫu nước

 Mẫu nước dùng để phân tích cation, phosphate, ammonium

Mẫu nước được lọc qua màng lọc 0,45 sử dụng dụng cụ lọc Filter holder và bảo quản bằng axit HNO3 65% đảm bảo pH ≤ 2 (0,5 ml axit/ 100ml nước)

- Trước khi thay màng lọc mới cần tráng Filter holder bằng nước cất

- Tiến hành dùng xylanh hút trực tiếp

nước từ đầu vòi, tráng xylanh 3 lần

- Lọc bỏ khoảng 10ml đầu tiên, sau

đó tráng chai đựng mẫu 3 lần bằng

chính mẫu nước đã lọc

- Sau đó lấy mẫu nước đã lọc vào

chai, thêm axit HNO3 65% theo tỉ lệ

0,5ml axit trong 100ml nước

Hình 2.3 Lọc mẫu nước phân tích cation

tại hiện trường

- Mẫu được đưa về phòng thí nghiệm và bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến khi phân tích, nếu không có điều kiện bảo quản lạnh cần phân tích mẫu càng nhanh càng tốt

 Mẫu nước dùng để phân tích anion

- Hứng nước trực tiếp từ đầu vòi vào lọ đựng mẫu, tráng lọ đựng mẫu 3 lần, sau

đó lấy mẫu nước đầy lọ

- Mẫu được đưa về phòng thí nghiệm và bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến khi phân tích, nếu không có điều kiện bảo quản lạnh cần phân tích mẫu càng nhanh càng tốt

- Chai lọ sử dụng để đựng các loại mẫu nước trên là chai nhựa PET 250ml đã được rửa sạch, để khô, đậy kín nắp

 Mẫu nước phân tích TOC (DOC)

- Các dụng cụ lấy mẫu được chuẩn bị rất kỹ lưỡng trước khi ra ngoài hiện trường:

+ Lọ thủy tinh: Được rửa sạch bằng xà phòng, xả sạch bằng nước máy, tráng 3

lần bằng nước cất, ngâm trong axit HCl 10% ít nhất 24 tiếng, rồi tráng sạch axit bằng nước cất, sau đó tráng lại 3 lần bằng nước deion Gói kín lọ trong giấy nhôm, nung ở 500oC trong ít nhất 4 tiếng