ứng dụng phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất huyện xuyên mộc, tỉnh bà rịa, vũng tàu

Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp thống kê gồm phương pháp thống kê mô tả, kiểm định trung bình tổng thể, phân tích thành phần chính PCA và phân tích cụm CA vào đánh giá chất lượng nướ

MỤC LỤC

TÓM TẮT 1

MỞ ĐẦU 2

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 5

3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 7

1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 7

1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 9

1.1.2 Nhận xét chung 13

1.1.3 MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 13

1.2 Đặc điểm tự nhiên 13

1.2.1 Đặc điểm kinh tế - xã hội 15

1.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 16

1.2.3 Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước 21

1.2.4 Đặc điểm các thông số chất lượng nước dưới đất 23

1.2.5 33

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU 33

2.1 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 34

2.2 PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔ TẢ 34

2.3 PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH TRUNG BÌNH TỔNG THỂ 34

2.4 Kiểm tra phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất 35

2.4.1 Kiểm định phi tham số Kruskal – Wallis 36

2.4.2 PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ ĐA BIẾN 37

2.5 Phân tích thành phần chính (PCA) 37

2.5.1 Phân tích cụm (CA) 42

2.5.2 47

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ở KHU VỰC NGHIÊN 3.1 CỨU 47

Chỉ số hiđrô của nước (pH) 47

3.1.1 Độ cứng của nước (TH) 47

3.1.2 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) 48

3.1.3 Ion Clo (Cl-) 49

3.1.4 Ion Flo (F-) 49

3.1.5 Ion nitrat (NO3-) 49

3.1.6 Cadimi (Cd) 50

3.1.7 Crom IV (Cr6+) 50

3.1.8 Đồng (Cu) 51

3.1.9 Kẽm (Zn) 51

3.1.10 Mangan (Mn) 51

3.1.11 Sắt (Fe) 52

3.1.12 KIỂM ĐỊNH QUAN HỆ CỦA CÁC THÔNG SỐ Ở CÁC TẦNG CHỨA 3.2 NƯỚC DƯỚI ĐẤT 52

CÁC NHÂN TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC DƯỚI 3.3 ĐẤT Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 53

Mùa khô 53

3.3.1 Mùa mưa 57

3.3.2 PHÂN CỤM CÁC GIẾNG TƯƠNG ĐỒNG VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 3.4 DƯỚI ĐẤT 59

Mùa khô 59

3.4.1 Mùa mưa 63

3.4.2 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

KẾT LUẬN 66

KIẾN NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 71

CN -TTCN Công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp

COD Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand)

DO Oxy hoà tan (Dissoved Oxygen)

HCA Phân tích cụm thứ bậc (Hierarchical Cluster Analysis)

KPH Không phát hiện

Max Giá trị lớn nhất (Maximum)

Min Giá trị nhỏ nhất (Minimum)

NDĐ Nước dưới đất

PCA Phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis)

SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation)

Sig Mức ý nghĩa thống kê (Observed significance level)

SPSS Phần mềm thống kê cho các ngành khoa học (Statistical Package for

the Social Sciences) TDS Tổng chất rắn hoà tan (Total Dissolved Solids)

WHO Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đất 22

Bảng 1.2 Tích số tan của một số hyđrôxit kim loại 24

Bảng 1.3 Các thành phần chính, thứ yếu và vi lượng trong nước dưới đ ất tự nhiên 24

Bảng 1.4 Tổng hợp hàm lượng các nguyên tố liên quan đến các thông số chất lượng nước trong đá bazan và đá trầm tích 32

Bảng 2.1 Vị trí các trạm quan trắc nước dưới đất thuộc khu vực nghiên cứu 33

Bảng 2.2 Mức ý nghĩa trong kiểm tra phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất 35

Bảng 3.1 Thống kê mô tả các thông số chất lượng nước dưới đất vào mùa khô 48

Bảng 3.2 Thống kê mô tả các thông số chất lượng nước dưới đất vào mùa mưa 48

Bảng 3.3 Kết quả kiểm định giả thuyết về mới quan hệ chất lượng nước của các tầng chứa nước 53

Bảng 3.4 Ma trận tương quan mùa khô 54

Bảng 3.5 Ma trận tương quan mùa mưa 54

Bảng 3.6 Ma trận thành phần xoay vào mùa khô 56

Bảng 3.7 Ma trận thành phần xoay vào mùa mưa 59

Bảng 3.8 Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn các thông số chất lượng nước theo các cụm giếng quan trắc vào mùa khô 61

Bảng 3.9 Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn các thông số chất lượng nước theo các cụm mẫu vào mùa mưa 64

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vị trí khu vực nghiên c ứu 14

Hình 2.1 Không gian biến Xp=1,p 39

Hình 2.2 Không gian cá nhân Nn=1,n 39

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình tiến hành phân tích cụm 43

Hình 2.4 Minh hoạ khoảng cách của đối tƣợng 43

Hình 2.5 Ví dụ về biểu đồ cây 46

Hình 3.1 Biểu đồ cây của phân tích cụm mùa khô 60

Hình 3.2 Biểu đồ cây của phân tích cụm mùa mƣa 63

TÓM TẮT

Hiện nay, trên thế giới đã ứng dụng rộng rãi các phương pháp thống kê vào các lĩnh vực môi trường bao gồm cả đánh giá chất lượng nước mặt và nước dưới đất Cùng với xu hướng đó, đề tài nghiên cứu đã ứng dụng các phương pháp thống kê vào đánh giá chất lượng nước dưới đất ở huyện Xuyên Mộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Tập dữ liệu quan trắc bao gồm các thông số pH, TH, TDS, Cl-, F-, NO3-, Cd, Cr6+, Cu, Zn, Mn,

Fe được thu thập tại 14 vị trí quan trắc thuộc mạng lưới quan trắc nước dưới đất của tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu tại huyện Xuyên Mộc, vào mùa khô và mùa mưa Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp thống kê gồm phương pháp thống kê mô tả, kiểm định trung bình tổng thể, phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (CA) vào đánh giá chất lượng nước dưới đất nhầm đưa ra được các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất dựa vào mối quan hệ của các thông số chất lượng nước và phân cụm các giếng có đặc điểm tương đồng với nhau về chất lượng nước dưới đất Kết quả ứng dụng các phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất tại huyện Xuyên Mộc đưa ra được 3 nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất, bao gồm: Quá trình hoà tan của các khoáng vật, biểu hiện quá trình địa hoá của Fe-Mn trong nước dưới đất và sự ảnh hưởng của các hoạt động nhân tạo trên mặt đất Các thành phần chính này giải thích được 66,290% tổng biến thiên phương sai của

dữ liệu vào mùa khô và 69,201 % tổng biến thiên phương sai của dữ liệu vào mùa mưa Kết quả phân cụm các giếng tương đồng về chất lượng nước dưới đất phân các giếng quan trắc trong khu vực nghiên cứu thành 3 cụm giếng có đặc điểm chất lượng nước khác nhau dựa vào đặc điểm vị trí của các giếng và các thông số chính nổi bật tại cụm giếng đó Kết quả ứng dụng các phương pháp thống kê cho thấy các phương pháp này rất hữu ích và hiệu quả trong đánh giá chất lượng nước dưới đất

MỞ ĐẦU

Để mở đầu cho đồ án tốt nghiệp, chương này xin giới thiệu tóm tắt về các vấn

đề cơ bản của đề tài nghiên cứu, bao gồm: tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu của đề tài, nội dung và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Nước có vai trò vô cùng quan trọng trong việc duy trì sự sống trên trái đất Đây

là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá cần cho mọi sự sống và phát triển của con người

và bất cứ sinh vật nào Ngoài ra, trong các hoạt động kinh tế, nước vừa là môi trường vừa là đầu vào cho các quá trình sản xuất nông nghiệp và công nghiệp Trong khi nhu cầu về nước của con người ngày càng tăng cao do sự gia tăng dân số thì việc cung cấp nước sạch trên thế giới đang từng bước giảm đi Mặc dù sự nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước cho nhu cầu sinh hoạt và đảm bảo cuộc sống đã được đề cập nhiều trong các thập niên vừa qua nhưng vấn đề này chỉ mới được quan tâm và được xem là vấn đề hàng đầu cần giải quyết trong nhiều năm trở lại đây khi mà nguồn nước phục vụ cho con người đang ngày càng cạn kiệt và không đảm bảo chất lượng đến mức báo động

Trong tự nhiên nước thường được chia thành 4 nhóm, bao gồm: nước mưa; nước mặt; nước dưới đất; nước trong không khí, đất đá và các sinh vật sống (Lâm Minh Triết, 2006) Trong đó nguồn nước thiên nhiên được lựa chọn để phục vụ cho mục đích cấp nước chủ yếu là nước mặt (sông, suối, ao, hồ) và nước dưới đất Trong 2 nguồn cung cấp nước này, nước mặt là nguồn cung cấp dễ tiếp cận và dễ khai thác hơn với con người, tuy nhiên đây cũng là nguồn nước dễ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiều nguồn ô nhiễm từ các hoạt động trên bề mặt trái đất Trong khi đó, nguồn nước dưới đất lại ít bị ảnh hưởng hơn do các tầng chứa nước này đều nằm bên dưới bề mặt của trái đất

Tại Việt Nam, nước dưới đất là một nguồn cung cấp chính cho nhu cầu sinh hoạt và các hoạt động sản xuất Tuy nhiên, việc khai thác nước dưới đất quá mức tại các khu đô thị, khu công nghiệp tập trung, các nhà máy sản xuất công nghiệp có nhu cầu sử dụng nước cao, các vùng chuyên canh cây công nghiệp, các vùng nuôi tôm sú công nghiệp,…đã làm cho mực nước dưới đất bị hạ thấp, nhiều nơi bị xâm nhập mặn,

bị ô nhiễm bởi các chất bẩn từ bề mặt thấm xuống (Lâm Minh Triết, 2006), ảnh hưởng

đến chất lượng của nguồn nước này

Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu là vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, nhu cầu sử dụng nước trên địa bàn tỉnh ngày càng cao Song song với nước mặt, nước dưới đất là nguồn cung cấp nước chính cho hoạt động phát triển kinh tế và sử dụng nước cho sinh hoạt của nhân dân Tuy nhiên chất lượng nước dưới đất lại bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm: đặc điểm địa hóa của tầng chứa nước, sự nhiễm mặn và các hoạt động nhân tạo của con người,…

Trong đề tài này, khu vực được lựa chọn nghiên cứu là huyện Xuyên Mộc, thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Huyện Xuyên Mộc là huyện có diện tích lớn nhất tỉnh

Bà Rịa – Vũng Tàu với tổng lượng khai thác nước dưới đất đứng thứ hai của tỉnh là 53.067 m3/ngày, trong đó: sử dụng cho ăn uống, sinh hoạt là 30.801m3

/ngày, sử dụng cho sản xuất là 22.266 m3/ngày (Phan Văn Tuyến, 2015) Đây là huyện nằm ở ven biển của tỉnh BR-VT có tiềm lực mạnh về kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực về nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi), du lịch, nuôi trồng chế biến thủy sản Do đó, trước sức

ép về phát triển kinh tế và xã hội, nhu cầu khai thác nước của huyện ngày càng tăng, dẫn đến chất lượng nước dưới đất tại đây có nguy cơ bị ô nhiễm

Nhận biết được nước dưới đất là nguồn tài nguyên rất quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế của mỗi địa phương, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu đã thực hiện nhiều nghiên cứu điều tra nguồn tài nguyên này, nhà nước đã đầu tư vào các đề án, đề tài nghiên cứu về nước dưới đất như lập bản đồ ĐCTV; đánh giá chất lượng và trữ lượng NDĐ, v.v (Phan Văn Tuyến, 2015) Năm 2010, dự án “Nghiên cứu và xây dựng mạng Quan trắc NDĐ tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu” do Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam thực hiện đã hoàn thành công tác xây dựng các trạm quan trắc, đang tiến hành quan trắc động thái NDĐ và lấy mẫu quan trắc chất lượng nước dưới đất trên toàn tỉnh (Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam, 2011) trong đó có cả huyện Xuyên Mộc Trong công tác đánh giá chất lượng nước dưới đất, phương pháp được tỉnh áp dụng hiện nay là dựa theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về đánh giá chất lượng nước Đối với đánh giá và giám sát chất lượng nguồn nước dưới đất, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm (QCVN 09-MT: 2015/BTNMT) được áp dụng để quy định giá trị giới hạn cho phép của các thông số chất lượng nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường) Tuy nhiên, bộ dữ liệu được

quan trắc chỉ được sử dụng để so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia mà chưa khai thác được hết thông tin của bộ dữ liệu như các nguồn ảnh hưởng chính đến chất lượng nước, hay mối quan hệ của các thông số này với nhau, các giếng quan trắc tương đồng

về chất lượng nước

Trong nhiều năm gần đây, vai trò của thống kê trong phân tích dữ liệu môi trường ngày càng quan trọng Các phương pháp thống kê giúp các nghiên cứu mang tính định lượng hơn Ngoài ra phần lớn các dữ liệu môi trường là đa biến, có sự biến thiên lớn trong môi trường hóa sinh của tự nhiên Do đó, phương pháp thống kê cung cấp các công cụ hữu ích giúp phân tích các dữ liệu đơn giản hơn và biến chúng thành thông tin có ích trong công tác quản lý môi trường

Hiện nay phương pháp thống kê được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có cả lĩnh vực môi trường nói chung và công tác quan trắc môi trường nước nói riêng Phân tích thống kê bao gồm nhiều kỹ thuật thống kê khác nhau, chẳng hạn như:

- Phân tích thống kê mô tả: Đây là phương pháp trình bày số liệu dưới dạng các đại lượng thống kê, dùng để mô tả sự biến thiên của tập dữ liệu thu thập được

- Kiểm định trung bình tổng thể: dùng để xem xét các mối quan hệ của các dữ liệu quan trắc

- Phân tích cụm (Cluster Analysis – CA), phân tích thành phần chính (Principlal Component Analysis – PCA) thuộc phân tích thống kê đa biến: giúp phân tích các ma trận dữ liệu phức tạp để hiểu rõ hơn về chất lượng nước, đặc biệt là hệ thống dữ liệu phức tạp bao gồm nhiều thông số của nước dưới đất, mức độ tương quan giữa các thông số này là khác nhau và mỗi thông số có thể phản ánh một khía cạnh của chất lượng nước dưới đất Các kỹ thuật thống kê này cho phép xác định các nhân tố chính đại diện cho chất lượng nước và phân cụm các giếng dựa vào sự tương đồng nhau về chất lượng nước

Từ những vấn đề nêu trên đề tài nghiên cứu “Ứng dụng phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu”

là hết sức cần thiết Cùng với mạng lưới quan trắc chất lượng nước dưới hiện tại của huyện Xuyên Mộc và phương pháp so sánh với quy chuẩn đang được áp dụng, nghiên cứu này có thể cung cấp thêm một phương pháp mới giúp khai thác thêm nhiều thông

tin từ bộ dữ liệu quan trắc để phục vụ trong công tác đánh giá chất lượng nước dưới đất của khu vực nghiên cứu, đảm bảo an toàn trong sử dụng nước dưới đất cho sinh hoạt và các hoạt động sản xuất trên địa bàn huyện

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

a) Mục tiêu nghiên cứu tổng quát

Đánh giá chất lượng nước dưới đất huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu bằng các phương pháp thống kê

b) Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

- Đưa ra các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất

- Phân cụm các giếng có các đặc điểm tương đồng với nhau về chất lượng nước dưới đất

3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

a) Nội dung nghiên cứu

Các nội dung chính cần nghiên cứu của đề tài như sau:

 Nội dung 1: Tổng quan tài liệu

Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu như:

- Đặc điểm địa chất thủy văn của các tầng chứa nước của khu vực nghiên cứu

- Thành phần thạch học của các tầng chứa nước

- Đặc điểm các thông số chất lượng nước dưới đất

 Nội dung 2: Ứng dụng các phương pháp thống kê vào đánh giá chất

lượng nước dưới đất

- Ứng dụng phương pháp thống kê mô tả để biểu diễn sự biến thiên của các thông số chất lượng nước dưới đất

- Ứng dụng phương pháp kiểm định trung bình tổng thể để kiểm định mối quan

hệ của các thông số chất lượng nước dưới đất

- Sử dụng phương pháp phân tích thành phần chính để đưa ra các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp phân tích cụm để nhóm các giếng quan trắc có các đặc điểm tương đồng với nhau về chất lượng nước dưới đất

b) Phạm vi nghiên cứu

 Khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu của đề tài là huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu bao gồm 12 thông số chất lượng của nước dưới đất: pH,

TH, TDS, Cl-, F-, NO3-, Cd, Cr6+, Cu, Zn, Mn, Fe

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp chính trong nghiên cứu bao gồm:

- Phương pháp thu thập tài liệu

- Phương pháp tổng hợp và xử lý dữ liệu

- Phương pháp thống kê mô tả

- Phương pháp kiểm định trung bình tổng thể

- Phương pháp thống kê đa biến, gồm 2 kỹ thuật chính là: Phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (CA)

Sơ đồ phương pháp nghiên cứu được trình bày như Hình 1

Hình 1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu

Tổng hợp và xử lý số liệu Thống kê mô tả số liệu Kiểm định trung bình tổng thể Thống kê đa biến

Thu thập tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Chương này dành để trình bày tổng quan các nội dung về đề tài nghiên cứu được thu thập và tổng hợp từ các tài liệu trong và ngoài nước, gồm: các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài; Các đặc điểm đặc trưng về khu vực nghiên cứu là cơ sở lý luận của đề tài như đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu và đặc biệt là đặc điểm địa chất thuỷ văn, đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu và đặc điểm của các thông số chất lượng nước dưới đất

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Trong nghiên cứu đánh giá chất lượng nước ở sông Thị Tính, tỉnh Bình Dương của tác giả Nguyễn Hải Âu và cộng sự, các phương pháp thống kê như: thống kê mô

tả, phân tích thành phần chính (PCA), phân tích cụm (CA) đã được áp dụng để giải thích bộ dữ liệu phức tạp được quan trắc vào mùa khô năm 2012 và 2013 của các thông số chất lượng nước mặt như DO, BOD5 và một vài thông số vật lý, hoá học khác Kết quả ứng dụng các phương pháp thống kê như sau:

- Phương pháp thống kê mô tả cho thấy các thông số chất lượng nước tương đối đồng nhất và có độ lệch chuẩn khá thấp

- Phân tích cụm đã nhóm các vị trí lấy mẫu dựa vào tính tương đồng về chất lượng nước thành 3 cụm: Cụm 1 gồm các vị trí có chất lượng nước chưa bị ảnh hưởng

bởi các nguồn thải trên lưu vực sông Thị Tính Cụm 2 bao gồm các vị trí bị ảnh hưởng bởi thuỷ triều từ sông Sài Gòn và tiếp nhận các nguồn thải trên lưu vực Cụm 3 gồm vị trí bị tác động lớn bởi các nguồn thải sinh hoạt từ đô thị, sản xuất công nghiệp và chăn nuôi trên lưu vực

- Kết quả phân tích thành phần chính ứng dụng phương pháp xoay varimax giải thích được 94,290% tổng phương sai của tập dữ liệu nhận định rằng có 2 thành phần chính ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Thị Tính gồm: thành phần chính thứ nhất

là các thông số PO43-,N-NO2-, N-NO3-, N-NH4-, COD, BOD5 có đặc điểm chung là thành phần bị tác động từ nguồn thải nhân tạo từ đô thị, dân cư, công nghiệp; thành phần chính thứ 2 là các thông số nhiệt độ, pH, SS, Cl- có điểm chung là bị ảnh hưởng bởi các nguồn tự nhiên như độ mặn từ ảnh hưởng của thuỷ triều, chất rắn lơ lững do xói mòn đất, chất bẩn trên bề mặt lưu vực

Trong nghiên cứu của tác giả Nguyễn Minh Kỳ và cộng sự ở sông Như Ý, tỉnh Thừa Thiên Huế, phương pháp thống kê được sử dụng để đánh giá chất lượng nước mặt là: phương pháp thống kê mô tả, phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (CA) Bộ dữ liệu quan trắc trong nghiên cứu được thu thập từ 5 trạm quan trắc trên sông Như Ý từ tháng 3 đến tháng 8 gồm 6 thông số (nhiệt độ, DO, BOD5, COD,

NO3-, PO43-) Kết quả phân tích cho biết:

- Phương pháp thống kê mô tả được sử dụng để cho thấy sự biến thiên các thông số chất lượng nước tại từng vị trí lấy mẫu từ tháng 3 đến tháng 8 Sau đó, giá trị trung bình được tính toán tại từng vị trí từ tháng 3 đến tháng 8 của các thông số này được so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN08:2008/BTNMT) vào chỉ ra hầu hết các thông số đều đạt thấp hơn giá trị giới hạn B1 và B2 nên chỉ được sử dụng cho mục đích tưới tiêu thuỷ lợi hay giao thông thuỷ và các mục đích tương đương khác

- Kết quả phân tích thành phần chính, sử dụng phương pháp xoay varimax giúp giải thích được 62,207% tổng biến thiên phương sai của tập dữ liệu quan trắc, đưa ra 2 thành phần chính ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Như Ý Trong đó, thành phần chính thứ nhất gồm các thông số nhiệt độ, DO, BOD5, COD, mối tương quan chặt chẽ của COD và BOD5 có nguồn gốc nhân tạo với thành phần chính được thể hiện bằng hệ

số tải cao cho biết thành phần này bị ảnh hưởng bởi các chất hữu cơ Thành phần

chính thứ 2 gồm các thông số NO3-, PO43- được nhận định có thể từ các nguồn thải nông nghiệp như sử dụng phân bón hoá học cho biết thành phần chính thứ 2 bị ảnh hưởng bởi các chất dinh dưỡng

- Kết quả phân cụm thứ bậc được sử dụng để phân cụm các thông số chất lượng nước cho kết quả phân cụm thành 2 nhóm thông số chính tương tự như kết quả phân tích thành phần chính, đó là: Cụm 1 gồm BOD5, COD, nhiệt độ và DO Cụm thứ 2 gồm NO3- và PO43-

Hiện nay, theo báo cáo về quan trắc chất lượng nước dưới đất ở tỉnh BR-VT, công tác đánh giá chất lượng nước dưới đất chủ yếu sử dụng các phương pháp như phân tích diễn biến chất lượng nước dưới đất bằng đồ thị và sử dụng phương pháp so sánh với quy chuẩn quốc gia (Phan Văn Tuyến, 2013; 2015) Ngoài ra dữ liệu quan trắc chất lượng nước được biểu diễn bằng bảng thể hiện giá trị trung bình, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất như phương pháp thống kê mô tả tuy nhiên độ lệch chuẩn thể hiện sự đồng nhất của dữ liệu lại chưa được tính toán Qua đó cho thấy, các phương pháp thống kê như phân tích thành phần chính và phân tích cụm chưa được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống đánh giá chất lượng nước mà chỉ mới được ứng dụng trong các nghiên cứu khoa học

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.1.2.

Hiện nay, trên thế giới các phương pháp thống kê đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực môi trường nước nói chung và đánh giá chất lượng nước dưới đất nói riêng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp này để đánh giá chất lượng nước theo không gian và thời gian cũng như xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất Sau đây là một vài nghiên cứu đánh giá chất lượng nước dưới đất

, Mg2+,

Na+, Cl-, SO42-, HCO3-, NO3-, Mn) đã được lựa chọn để thực hiện phân tích thống kê

đa biến Kết quả phân tích như sau:

- Trong cả hai mùa mưa và mùa khô, kết quả PCA sử dụng phương pháp xoay varimax để xác định các thành phần chính Trong tập dữ liệu mùa khô, PCA giải thích được 90,28% tổng biến thiên phương sai với 3 thành phần chính Trong đó: thành phần chính thứ nhất là sự kết hợp của các thông số TH, TDS, Mg2+, Na+, Cl- và SO42- giải thích cho sự nhiễm mặn, với sự gia tăng hàm lượng của TDS trong nước và thường xuất hiện sự gia tăng Cl- tỷ lệ với các cation Na+, Mg2+; thành phần chính thứ 2 được giải thích bởi hệ số tải cao của pH và HCO3- và hệ số tải nghịch của Mn cho biết sự gia tăng của HCO3-

cùng với sự gia tăng của pH là biểu hiện của sự tương tác giữa nước – đá; đóng góp mạnh cho thành phần chính thứ 3 là Ca2+

có nguồn gốc từ sự phong hoá của đá chứa Ca và NO3- được nhận định từ nguồn ô nhiễm nhân tạo cụ thể là việc sử dụng phân bón Nitơ ở vùng nông thôn Trong tập dữ liệu mùa mưa, PCA giải thích được 83,279% tổng biến thiên phương sai của dữ liệu.Trong đó: thành phần chính thứ nhất gồm các thông số TDS, Mg2+, Na+ và Cl- và sự đóng góp trung bình của TH và

SO42-, thành phần chính này được xem như quá trình trao đổi ion do sự thay đổi của điều kiện thuỷ lực và khí hậu Thành phần chính thứ 2 được đại diện bởi mối tương quan mạnh của TH, Ca2+ và NO3- cho biết có thể biểu hiện này là do sự hình thành địa chất ở vùng nghiên cứu và sự phân bố các nguồn thải không phù hợp trên mặt đất chủ yếu do các hoạt động nông nghiệp Thành phần chính thứ 3 được đại diện bởi pH, HCO3- và Mn có thể có liên quan đến quá trình phong hoá khoáng vật Hệ số tải của

pH trong thành phần này cho biết giá trị pH có ảnh hưởng tiêu cực đến sự lắng động tại chỗ của các khoáng vật

- Kết quả phân cụm ở từng mùa khô và mùa mưa đều cho kết quả phân thành 3 cụm giếng có đặc điểm các thông số địa hoá khác nhau Cụm 1 gồm các giếng có hàm lượng HCO3-

cao nhất so với 2 cụm giếng còn lại, ngoài ra còn có hàm lượng các ion đại diện cho độ mặn thấp nhất, chất lượng nước ở các cụm giếng này tốt có thể phục

vụ cho công nghiệp và nước uống; cụm 2 gồm các vị trí giếng có giá trị trung bình của

Ca2+, NO3- và Mn cao nhất và hàm lượng NO3- ở cụm này vượt quá giới hạn chất lượng nước ngầm của Trung Quốc; cụm 3 gồm các vị trí giếng chịu sự ảnh hưởng bởi nhiễm mặn do có hàm lượng TDS, các cation Na+, Mg2+ và anion SO42- và Cl- cao nhất

so với 2 cụm giếng còn lại

Một nghiên cứu khác của nhóm tác giả Suman Man Shrestha và cộng sự cũng ứng dụng các phương pháp thống kê để đánh giá sự phân bố các kim loại nặng trong các nguồn nước dưới đất sâu ở thung lũng Kathmandu thuộc Nepal (Suman Man Shrestha và cộng sự, 2016) Các thông số chất lượng nước dưới đất (pH, ORP, EC, Fe,

Mn, Zn, và As) được quan trắc từ 41 giếng nước dưới đất sâu trong suốt 2 mùa mưa của hai năm liên tục được thu thập được phân tích bằng các phương pháp thống kê với kết quả như sau:

- Phương pháp thống kê mô tả được sử dụng để tóm tắt và thể hiện sự biến thiên của tập dữ liệu trong suốt 2 mùa mưa năm 2012 và 2013 cho biết độ pH trong nước gần trung tính với biến thiên từ 6,3 đến 7,9 (trung bình = 6,8) Nhiều giếng nước dưới đất trong khu vực nghiên cứu chứa hàm lượng Fe và Mn cao với giá trị trung bình lần lượt là 3,75 mg/l và 0,44 mg/l Các giếng nước chủ yếu ở điều kiện khử được thể hiện bởi giá trị thấp của ORP Hàm lượng Zn tương đối thấp với giá trị trung bình là 0,065 mg/l Hàm lượng As khá cao (trung bình=0,013 mg/l) trong đó có 27% số mẫu có hàm lượng As vượt quá giới hạn cho phép về chất lượng nước uống của WHO

- Kết quả phân tích thành phần chính sử dụng phương pháp xoay varimax đưa

ra 3 thành phần chính giải thích được 73,6% tổng phương sai của dữ liệu Trong đó: thành phần chính thứ nhất đại diện bởi Fe và Mn cho biết nhiều khả năng có sự hoàn tan và quá trình phong hoá của các khoáng vật Ngoài ra, sự đóng góp của pH và ORP với hệ số tải nghịch trong thành phần này cho biết Fe và Mn dễ dàng di động trong điều kiện pH giảm và môi trường khử Sự có mặt của các thông số trên cho thấy có thể đây là biểu hiện của sự ảnh hưởng các quá trình địa hoá và động thái thuỷ hoá của Fe

và Mn trong nước dưới đất Thành phần chính thứ 2 với sự đóng góp hệ số tải cao của

Zn và hệ số tải vừa phải của ORP cho biết trong môi trường oxi hoá Zn hoà tan thuận lợi và dễ dàng tạo kết tủa trong môi trường khử Thành phần chính thứ 3 đại diện bởi

sự đóng góp mạnh của As cho biêt sự di động của As trong nước dưới đất có thể liên quan đến sự giảm các của các hyđrôxit Fe/Mn

- Kết quả phân tích cụm thứ bậc đưa ra 2 cụm giếng có ý nghĩa thống kê trong đó: các giếng ở cụm B có hàm lượng các KLN cao hơn so với các giếng ở cụm A và giá trị EC ở cụm B cao hơn trong khi giá trị ORP thấp hơn Do đó, cụm A và cụm B lần lượt được phân loại là cụm có độ khoáng hoá thấp và cụm có độ khoáng hoá cao

Ở Iran, các kỹ thuật thống kê đa biến được nhóm tác giả Abbas Ali Zamani và các cộng sự ứng dụng để đánh giá các nguồn ô nhiễm KLN của nước dưới đất xung quanh một nhà máy chì và kẽm (Abbas Ali Zamani và cộng sự, 2012) Tập dữ liệu bao gồm 7 thông số kim loại nặng(Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd và Pb) được phân tích từ 23 mẫu nước gồm 4 mẫu nước mặt và 19 mẫu nước dưới đất từ các giếng có độ sâu từ 13m đến 150m Các vị trí lấy mẫu này đều nằm trong bán kính 5km từ nhà máy chì kẽm (nhà máy NILZ) Kết quả phân tích tập dữ liệu bằng các phương pháp thống kê như sau:

- Phương pháp thống kê mô tả và so sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước uống WHO cho thấy sự biến thiên của các KLN trong khu vực nghiên Ngoài ra, Cd, Fe, Pb

và Ni lần lượt có 17,3%; 13,04%; 8,7%; 8,7% số mẫu vượt quá giới hạn cho phép của WHO

- Cả hai phương pháp kiểm định trung bình tổng thể là kiểm định tham số ANOVA (dữ liệu được đưa về dạng logarit của chúng) và kiểm định phi tham số Kruskal – Wallis được sử dụng để so sánh hàm lượng của các KLN giữa các vị trí lấy mẫu cho thấy sự khác nhau có ý nghĩa thống kê về hàm lượng của KLN phụ thuộc vào các vị trí lấy mẫu

- Phương pháp phân tích cụm sử dụng thủ tục Ward và thước đo khoảng cách Euclid bình phương (Squared Euclidean distances) được thực hiện nhóm các KLN trong nghiên cứu thành 5 cụm KLN Trong đó, cụm 1 gồm Pb và Cu được xác định nguồn gốc từ nguồn ô nhiễm nhân tạo; cụm 3 với sự có mặt của Cd và Fe được cho là

sự kết hợp của nguồn nhân tạo và địa hoá Trong khi đó Zn, Co, Ni được phân thành các cụm đơn lần lượt là cụm 2, cụm 4 và cụm 5

- Kết quả phân tích thành phần chính sử dụng phương pháp xoay varimax được thực hiện đưa ra 4 thành phần chính giải thích 88,92% tổng biến thiên của tập dữ liệu Thành phần chính thứ nhất đại điện bởi Pb và Cu, đây là 2 nguyên tố quan trọng trong sản phẩm của các ngành công nghiệp chì, cho thấy thành phần này đại diện cho nguồn nhân tạo Thành phần chính thứ 2 cho thấy mối quan hệ nghịch của Zn và Co Thành phần chính thứ 3 có hệ số tải cao với Ni, được nhận định có thể có nguồn gốc từ hoạt động của ngành công nghiệp dầu gần nhà máy NILZ Thành phần chính thứ 4 đại diện bởi mối tương quan thuận giữa Cu và Fe

Nhận xét chung

1.1.3.

Nhìn chung, qua các nghiên cứu trong và ngoài nước đã cho thấy sự phù hợp của các phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước nói chung và đánh giá chất lượng nước dưới đất nói riêng Tuy ở Việt Nam các phương pháp thống kê như PCA, CA mới được bước đầu ứng dụng trong đánh giá chất lượng nước mặt nhưng đã cho thấy được các kết quả đáng kể về nhận định nguồn gốc của các thông số chất lượng nước và phân cụm các vị trí tương đồng về chất lượng nước Dựa vào nền tảng khoa học và lý thuyết của các nghiên cứu trong và ngoài nước, đề tài đồ án tốt nghiệp

“Ứng dụng phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu” với các tài liệu thu thập còn hạn chế về sự phân

bố chi tiết của các nguồn thải trên mặt đất, giới hạn nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp bao gồm nghiên cứu ứng dụng các phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất dựa vào tập dữ liệu quan trắc từ hệ thống mạng lưới quan trắc nước dưới đất ở huyện Xuyên Mộc, được thu thập từ sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

QL 55 và cách TP Hồ Chí Minh khoảng 130 km về phía Đông Đông Bắc (Hình 1.1)

Ranh giới hành chính của huyện được xác định như sau:

 Phía Bắc và Tây Bắc giáp huyện Xuân Lộc, Cẩm Mỹ- tỉnh Đồng Nai;

 Phía Đông Bắc giáp huyện Hàm Tân- tỉnh Bình Thuận;

 Phía Nam và Đông Nam giáp biển Đông;

 Phía Tây giáp huyện Đất Đỏ và huyện Châu Đức- tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu;

Hình 1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 1.2.1.2 Địa hình, địa mạo

Địa hình huyện Xuyên Mộc, nhìn chung khá đa dạng, bao gồm vùng đồng bằng thủy triều và những dải đồng bằng hẹp ven các sông suối nhỏ; các bãi cát và các dải cồn cát ven biển; vùng bậc thềm phù sa cổ khá bằng phẳng; vùng đồi thấp vòm thoải hoặc lượn sóng nhẹ và các núi sót cao dốc vượt lên giữa vùng bậc thềm và đồi thấp ít dốc Địa hình toàn huyện có hướng nghiêng nhẹ từ Bắc xuống Nam (Viện Môi trường

và Tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 2015)

1.2.1.3 Khí hậu

Huyện Xuyên Mộc mang đặc điểm chung của khí hậu tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

và vùng Đông Nam Bộ, nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có nền nhiệt cao đều quanh năm, ít gió bão, không có mùa đông lạnh, thuận lợi cho phát

triển kinh tế nói chung và đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, với các cây trồng nhiệt đới rất điển hình Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau (Phan Văn Tuyến, 2015)

1.2.1.4 Thủy văn

Sông suối: Trên địa bàn huyện Xuyên Mộc có sông Ray chảy qua, kèm theo

một loạt các sông suối nhỏ như sông Hỏa, sông Đu Đủ, suối Các, suối Sóc, suối Đá, suối Nước Nóng, với tổng chiều dài là 177,25 km đạt mật độ 0,28 km/km2

Thủy triều: Xuyên Mộc có đường ranh giới giáp biển Đông dài 32 km, nên chịu

ảnh hưởng trực tiếp của chế độ bán nhật triều không đều Song, tác động của thủy triều chỉ ảnh hưởng đến vùng đất thấp ven biển (Bình Châu) và cửa sông Ray (Phước Thuận) Do vậy, có thể lợi dụng thủy triều điều tiết nước trong ao đầm để nuôi thủy sản và duy trì sinh thái rừng ngập mặn cửa sông đồng thời bảo vệ môi trường và nguồn lợi thủy sản (Viện Môi trường và Tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 2015)

Đặc điểm kinh tế - xã hội

1.2.2.

1.2.2.1 Kinh tế

- Nông nghiệp: Với 80,7% diện tích đất nông, lâm nghiệp trong đó diện đất tốt

và trung bình chiếm 61,5% nên Xuyên Mộc có thế mạnh trong việc phát triển các loại cây công nghiệp, cây ăn quả, đặc biệt là cây dài ngày như: cao su, nhăn, cà phê, tiêu Diện tích đất lâm nghiệp của Xuyên Mộc khoảng 14.757 ha, chiếm khoảng 42% tổng diện tích đất có rừng toàn tỉnh Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu Phước Bửu với diện -tích 11.290 ha là khu rừng nguyên sinh có giá trị lớn mà thiên nhiên ban tặng cho

Bà Rịa – Vũng Tàu Diện tích trồng cây dài ngày và ngắn ngày của Xuyên Mộc xếp thứ hai toàn tỉnh, trong đó tiêu khoảng 1.310 ha; cà phê 2583 ha; điều 1.815 ha; cao su 9.180 ha; nhăn 2.786 ha Diện tích cây ngắn ngày chiếm số lượng lớn với 3.658 ha bắp; 1.010 ha rau; 2.339 ha đậu; 3.034 ha mía; 1.022 ha đậu phộng

- Chăn nuôi: Xuyên Mộc khá phát triển dựa trên diện tích đất rừng, đất vườn

rộng và trù phú Hiện đàn trâu, bò toàn huyện là hơn 7.000 con; đàn heo khoảng 32.000 con; gia cầm 240 ngàn con Huyện và tỉnh đang có kế hoạch phát triển mạnh đàn bò, heo, gà, kể cả bò sữa, trong mỗi hộ gia đình theo hướng chăn nuôi và trồng trọt nhỏ Một số nông dân của huyện đã được đầu tư đi học các lớp khuyến nông ở nước ngoài để tích lũy thêm tay nghề, kinh nghiệm và vốn khoa học kỹ thuật

- Ngư nghiệp: Ngư nghiệp phát triển khá mạnh với tổng số 647 ghe thuyền

đánh bắt có tổng công suất 15 ngàn CV, sản lượng khai thác hàng năm 7.000 tấn hải sản các loại Diện tích nuôi trồng thủy sản là 550 ha Riêng diện tích nuôi tôm ở Phước Thuận là 200 ha Vùng phát triển thủy sản của Xuyên Mộc tập trung ở Bến Cát, cửa sông Ray, Phước Thuận

- Công nghiệp: Ngành CN -TTCN của huyện bao gồm một số ngành công

nghiệp phụ trợ và các ngành hàng sản xuất mới như: may mặc, giày da, sản xuất nước uống đóng chai và cán, ép tole Một số ngành hàng sản xuất, xuất khẩu là thế mạnh của huyện như cao su, hạt điều đang đẩy mạnh đầu tư cải tiến trang thiết bị kỹ thuật để đáp ứng được với nhu cầu phát triển thị trường

1.2.2.2 Xã hội

- Dân cư: Huyện Xuyên Mộc được xem là huyện có mật độ dân số thưa Dân số

toàn huyện cuối năm 2002 khoảng 128 ngàn người, 130.200 người (2003), đến năm

2011 là 162.356 người Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên khoảng 1,6%/năm.Dân cư phân bố không đồng đều, chủ yếu tập trung ở dọc các tuyến đường giao thông chính của huyện Thị trấn Phước Bửu là nơi có mật độ dân số cao nhất lên đến 1.458 người/km2 (Viện Môi trường và Tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 2015)

Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu

1.2.3.

Dựa vào đặc điểm địa chất thuỷ văn của tỉnh Bà Rịa –Vũng Tàu trong các báo cáo vận hành mạng lưới quan trắc nước dưới đất tỉnh BR-VT năm 2012-2013 (Phan Văn Tuyến, 2013), năm 2015 (Phan Văn Tuyến, 2015), đặc điểm địa chất thuỷ văn của huyện Xuyên Mộc được trình bày như sau:

1.2.3.1 Các tầng chứa nước lỗ hổng

Huyện Xuyên Mộc tồn tại các tầng chứa nước lỗ hổng chính như sau:

 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Holocen (qh)

 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen giữa-trên (qp2-3)

 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen giữa (n2

Thành phần chủ yếu là cát, cát pha xen kẹp sét nguồn gốc biển, sông biển, gió, chiều dày từ 3÷5m, có nơi đến 25m

Kết quả phân tích các mẫu nước cho thấy nước trong tầng nhạt, độ tổng khoáng hóa thường gặp 0,07÷0,73g/l Loại hình hóa học nước chủ yếu là Clorua Natri, Clorur-Bicarbonat Natri, Bicarbonat-Clorur Natri-Calci

Nguồn cấp cho tầng chủ yếu từ nước mặt và nước mưa, miền thoát là các sông suối trong vùng và thấm xuyên xuống các tầng chứa nước bên dưới nó

b) Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen giữa-trên (qp 2-3 )

Tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên (qp2-3) có diện phân bố rộng từ tây sang đông dọc theo ranh giới phía nam của tỉnh, đôi chỗ bị gián đoạn bởi các núi sót nằm rải rác, diện phân bố lớn hơn tầng chứa nước Pleistocen trên Tầng chứa nước này lộ rải rác trên mặt ở huyện Xuyên Mộc, phần còn lại bị phủ trực tiếp bởi các thành tạo rất nghèo nước Pleistocen giữa-trên (Q12-3tđ) và phủ trực tiếp lên thành tạo rất nghèo nước

Pleistocen dưới (Q11đc) và bề mặt phong hóa của các đá Mesozoi Nước trong tầng

thuộc loại có áp lực yếu đến không áp

Tầng chứa nước qp2-3 được tạo thành từ đất đá hạt thô nằm bên dưới của hệ tầng Thủ Đức (Q12-3tđ) Thành phần thạch học gồm chủ yếu là cát hạt mịn đến trung

thô chứa sạn sỏi, có nơi lẫn sét bột hoặc xen kẹp các thấu kính mỏng sét bột, bột cát mịn Chiều sâu gặp mái của tầng từ 0÷44m, chiều dày của biến đổi từ vài mét đến trên 15m

Nước nhạt có độ tổng khoáng hóa thường gặp 0,07÷0,28g/l Loại hình hóa học nước chủ yếu là Clorur Natri, Bicarbonat Natri, Bicarbonat-Clorur Natri-Calci, Bicarbonat-Clorur Calci

Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa và nước mặt thấm trực tiếp ở những vùng lộ và thấm xuyên từ các tầng chứa nước bên trên, miền thoát hướng ra biển và các sông rạch trũng thấp

c) Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen giữa (n 2 2

)

Tầng chứa nước Pliocen giữa phân bố thành 2 khu vực tại thành phố Vũng Tàu

và bắc huyện Xuyên Mộc - đông bắc Châu Đức Tầng chứa nước này lộ trực tiếp trên mặt hoặc bị phủ bởi các thành tạo rất nghèo nước Pliocen (N2) hoặc các đá phun trào bazan có tuổi trẻ hơn, quan hệ dưới phủ trực tiếp lên bề mặt phong hóa các đá

Mesozoi Nước trong tầng thuộc loại áp lực yếu đến không áp

Tầng chứa nước n22 được tạo thành từ đất đá hạt thô nằm dưới của hệ tầng Bà Miêu (N22bm) và hệ tầng Suối Tầm Bó (N22stb) Thành phần đất đá chứa nước gồm cát

bột, cát hạt mịn đến thô Theo mặt cắt hàm lượng hạt thô tăng dần từ trên xuống, một

số nơi trong cát có lẫn sạn sỏi thạch anh màu trắng, đôi nơi lẫn ít sét, thường xen kẹp các lớp hoặc thấu kính mỏng sét, sét bột Tầng chứa nước phân bố từ 0m đến trên 30m

ở huyện Xuyên Mộc

Nước nhạt có độ tổng khoáng hóa thay đổi từ 0,11g/l đến 0,78g/l Nước được đặc trưng bởi các loại hình hóa học: Bicarbonat Magne-Calci, Bicarbonat Magne, Bicarbonat Natri-Calci, Bicarbonat Calci-Magne-Natri, Bicarbonat-Clorur Calci-Natri

Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa và nước mặt thấm trực tiếp tại những vùng lộ (khả năng cung cấp của mưa từ 167mm/năm đến 234mm/năm) hoặc thấm xuyên qua thành tạo rất nghèo nước Pliocen, miền thoát là các sông rạch trũng thấp

1.2.3.2 Các tầng chứa nước khe nứt

Các tầng chứa nước khe nứt chính ở huyện Xuyên Mộc bao gồm các tầng:

 Tầng chứa nước khe nứt các đá bazan Pliocen giữa- Pleistocen dưới (βn2-qp1)

 Tầng chứa nước khe nứt các đá trầm tích lục nguyên Jura (j2)

a) Tầng chứa nước khe nứt các đá bazan Pliocen giữa-Pleistocen dưới (βn 2 -qp 1 )

Tầng chứa nước khe nứt các đá bazan Pliocen - Pleistocen dưới phát triển trong

đá bazan lỗ hổng nứt nẻ thuộc hệ tầng Túc Trưng β(N2-Q1tt), phân bố thành 2 dải lớn

Dải thứ nhất ở xã Xuân Bình kéo xuống xã Đá Bạc của huyện Châu Đức, dải thứ hai ở

xã Tân Lâm, Bàu Lâm, Hòa Hưng, Hòa Hiệp và Hòa Bình của huyện Xuyên Mộc Nước trong tầng thuộc loại áp lực yếu đến không áp

Thành phần đất đá chứa nước là đá phun trào bazan nứt nẻ thuộc hệ tầng Túc Trưng Tầng chứa nước phân bố từ 0m đến trên 50m ở xã Xuân Bình, Đá Bạc của Huyện Châu Đức và ở xã Tân Lâm, Hòa Hưng, Hòa Hiệp và Hòa Bình, chiều sâu nhỏ

từ 18÷20m gặp ở xã Bàu Lâm

Nước nhạt trong tầng này Kết quả lấy mẫu nước quan trắc cho tổng khoáng hóa từ 0,09 g/l đến 0,36g/l Nước có loại hình hóa học Bicarbonat-Clorur Calci-Magne đến Bicarbonat Magne-Calci

Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa thấm trực tiếp tại những vùng lộ với khả năng cung cấp từ 177mm/năm đến 267mm/năm và miền thoát là các sông suối trũng thấp

b) Tầng chứa nước khe nứt các đá trầm tích lục nguyên Jura (j 2 )

Tầng chứa nước khe nứt các đá trầm tích lục nguyên Jura phân bố thành 3 dải lớn Dải thứ nhất ở xã Suối Giao huyện Châu Đức, dải thứ hai ở xã Bình Châu, dải thứ

ba ở xã Hiệp Hòa huyện Xuyên Mộc, các khu vực khác của tỉnh tầng chứa nước này phủ bởi các đất đá có tuổi trẻ hơn Nước trong tầng thuộc loại áp lực yếu đến không

áp

Thành phần đất đá chứa nước là đá trầm tích lục nguyên cát kết, sét kết, bột kết nứt nẻ tuổi Jura thuộc hệ tầng Trà Mỹ (J2tm) và Mã Đà (J2mđ) Tầng chứa nước phân

bố từ 0m đến trên 200m

Nước nhạt trong tầng này Kết quả lấy mẫu nước quan trắc cho tổng khoáng hóa từ 0,10 g/l đến 0,71g/l Nước có loại hình hóa học Bicarbonat Magne-Calci, Bicarbonat Magne-Natri đến Bicarbonat Natri-Calci

Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa thấm trực tiếp tại những vùng lộ với khả năng cung cấp từ 95mm/năm đến 216mm/năm và miền thoát là các sông suối trũng thấp

1.2.3.3 Các thành tạo rất nghèo nước

a) Thành tạo Đệ tứ không phân chia (Q)

Thành tạo Đệ tứ không phân chia (Q) có nguồn gốc sườn tích, đây là các thành tạo hình thành do quá trình phong hóa các đá granit và phân bố thành dải hẹp quanh chân sườn đồi, núi, trong các thung lũng kín giữa đồi núi các đá granit

Thành phần thạch học là sét, bột lẫn cát vụn hỗn hợp của đá gốc lăn xuống, chiều dày mỏng từ 0,5÷5m, khả năng chứa nước rất kém và được xếp vào các thành tạo rất nghèo nước

dọc theo các thung lũng hẹp và các sông suối nhỏ trên toàn địa bàn tỉnh cả ở vùng đồi núi, bazan và đồng bằng

Thành phần thạch học chủ yếu là hạt mịn (sét, bột, bùn sét, bột cát) Thành phần hạt thô chỉ ở dạng lớp mỏng xen kẹp thấu kính hoặc ổ cát mịn, không hình thành một lớp chứa nước nào rõ rệt mà nước chỉ ở dạng thấu kính

Chiều dày của thành tạo Holocen biến đổi từ 1÷5m ở phần trung tâm, phía đông

và dọc theo thung lũng sông suối nhỏ

Các trầm tích Holocen rất nghèo nước, các thấu kính cát và các lớp cát chứa sạn sỏi dọc theo đáy thung lũng hẹp có khả năng tàng trữ nước tốt nhưng chiều dày và diện phân bố nhỏ nên chỉ mang tính cục bộ Nước trong các phân vị địa tầng trên có quan

hệ thủy lực với nhau, ý nghĩa cấp nước rất hạn chế, bởi vậy chúng được gộp chung thành một thể địa chất rất nghèo nước các trầm tích Holocen

c) Thành tạo Pleistocen trên (Q 1 3

Các trầm tích hạt mịn này phân bố không liên tục, nhiều nơi vắng mặt các thành phần hạt mịn này hoặc chỉ ở dạng thấu kính mỏng xen kẹp (chiều dày 1÷3m) Chiều dày của thành tạo từ 5÷20m

d) Thành tạo Pleistocen giữa- trên (Q 1 2-3tđ)

Thành tạo rất nghèo nước Pleistocen trên là các trầm tích có thành phần hạt mịn thuộc phân vị địa tầng địa chất Q12-3 tđ nguồn gốc sông biển, biển

Diện phân bố thành một dải dài từ tây sang đông dọc theo ranh giới phía nam của tỉnh, đôi chỗ bị gián đoạn bởi các núi sót nằm rải rác Thành phần thạch học chủ yếu và các trầm tích hạt mịn gồm bột, sét, bột sét lẫn dăm sạn Chiều dày trung bình của của thành tạo thường từ 4÷10m

e) Thành tạo Pleistocen dưới (Q 1 1

1.2.3.4 Các thành tạo không chứa nước

Các thành tạo không chứa nước bao gồm các thành tạo Kreta thuộc phức hệ Cù Mông (K2-Ecm), phức hệ Phan Rang (K2-Epr), phức hệ Ankroet (K2ak), phức hệ Đèo

Cả (Kđc), hệ tầng Nha Trang (Knt) và phức hệ Định Quán (J3-K1đq)

Các thành tạo Kreta này lộ ra thành các núi sót rải rác hoặc bị phủ kín bởi các trầm tích trẻ Thành phần thạch học chủ yếu là diorit, diorit thạch anh, diorit pyroxen, granodiorit, granit biotit, granit sáng màu hạt nhỏ, trung

Đá có cấu tạo khối, rắn chắc, nứt nẻ ít, bề mặt khe nứt bị sản phẩm phong hóa tại chỗ của granit gồm cát pha sét, sét pha cát lấp đầy, khả năng chứa nước rất kém

Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước

1.2.4.

Dựa vào tài liệu địa chất thuỷ văn của khu vực nghiên cứu, thành phần đất đá chứa nước của các tầng chứa nước lỗ hổng qh, qp2-3, n22 chủ yếu là cát hạt mịn đến trung thô, có chỗ lẫn sạn sỏi nguồn gốc biển, sông biển, đầm lầy biển Đối với các tầng chứa nước khe nứt βn2-qp1 có thành phần đất đá chứa nước là bazan lỗ hổng hoặc nứt nẻ; tầng j2 là có thành phần thạch học là trầm tích lục nguyên gồm cát kết, bột kết, phiến sét chứa tuff (Phan Văn Tuyến, 2013), (Phan Văn Tuyến, 2015) Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đất được lấy mẫu nước để đánh giá chất lượng được tổng hợp và trình bày trong bảng sau : (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đất

Các tầng địa chất

Thành phần đất đá

khoáng, m:

cát pha sạn

Thạch anh, fenpat, Giàu khoáng vật màu: pyroxen, amfibon, biotit, mica, apatit Tuamalin; rutin

Pleistocen

giữa - trên qp2-3

Hệ tầng Thủ Đức

và mQ12-3

Cát nhiều cỡ hạt, cát bột lẫn sỏi sạn

Thạch anh, fenpat, khoáng vật phụ gồm: mica, apatit ,tuamalin

Thạch anh SiO2, fenpat , khoáng vật phụ gồm: pyroxen, amfibon, biotit

Đá Bazan toleit, andesitobaza, Bazan bị phong hoá laterit

Olivin, pyroxen, plagiocla bazơ, hocblen, thuỷ tinh núi lửa, khoáng vật quặng gồm:

manhetit, titanomanhetit, inmenit, cromit, zircon, pyrit

Khoáng vật đá bazan phong hoá: canxit, clorit, monmorilonit, hiđroxit sắt và oxit sắt, thạch anh

tầng Mã

Đà (J2mđ)

Cát kết, bột kết, phiến sét chứa tuff

Thạch anh SiO2, fenpat, Giàu khoáng vật màu: pyroxen, amfibon, biotit, mica, apatit, clorit khoáng vật cacbonat, khoáng vật sét, serixit (mica dạng hạt)

Khoáng vật đá phiến sét chứa tuf: : apatit,

tuamalin, hydroxit sắt, canxit, dolomit, siđerit,

Các tầng địa chất

Thành phần đất đá

Thành phần khoáng

vật*

thạch cao, pyrit, mackazit ,oxit silic, oxit mangan

(* Nguồn: Thạch học (La Thị Chích, 2010), Khoáng vật học (La Thị Chích và Hoàng

1.2.5.1 Chỉ số hiđrô của nước (pH)

Chỉ số hiđrô (pH) được đặc trưng bằng hàm lượng của ion hiđrô trong nước Trong nước thiên nhiên hàm lượng ion hiđrô không những phụ thuộc vào sự phân li của nước mà còn phụ thuộc vào mối tương quan với axit cacbonic (H2CO3), HCO3- và phụ thuộc vào sự thuỷ phân các muối của các kim loại nặng

Hàm lượng ion hiđrô được biểu diễn bằng chỉ số pH, được tính bằng logarit thập phân của hàm lượng hiđrô: pH=-lg[H+]

Trong nước dưới đất, pH có giá trị từ 5 đến 8 Nước axit và axit mạnh thường gặp trong các vùng hoạt động núi lửa hay một số vùng mỏ (sunfua, than,v.v…) và một

số vùng đầm lầy Nước có tính kiềm khi đi qua đá giàu cacbonat (như đá vôi, đá hoa) [4]

Trong vùng có các khoáng hoá sunfua như pyrit FeS2, galenit PbS, sfalerit ZnS, chancopyrit CuFeS,v.v… trong môi trường axit, các khoáng này sẽ dễ bị hoà tan, kết quả là làm tăng hàm lượng SO42-, Fe2+, Cu2+, Pb2+ và các kim loại khác Khi pH bắt đầu tăng từ môi trường axit đến gần trung tính, hàm lượng các kim loại giảm, một phần bị thuỷ phân tạo thành các hợp chất hyđrôxit tạo ra kết tủa Lúc này trong nước

sẽ có lượng ion KLN kèm một lượng kết tủa hyđrôxit của nó Tuỳ theo tích số tan của

từng KLN mà chúng có hàm lượng kết tủa khác nhau khi pH tăng dần, tích số tan càng

lớn, thì KLN đó càng khó tạo kết tủa Từ giá trị tích số tan của các hyđrôxit kim loại ở Bảng 1.2, chiều hướng tính tan giảm dần của một vài KLN trong nghiên cứu như sau: Mn>Cd>Fe2+>Zn>Cu>Fe3+

Quá trình thuỷ phân của KL được trình bày như công thức sau:

(Nguồn: CRC handbook of chemistry and physics (David R Lide, 2004).)

Khi môi trường có tính bazơ (pH>8), đa số các kim loại sẽ dễ dàng tạo kết tủa hyđrôxit theo phương trình, lúc này hàm lượng KLN trong nước sẽ giảm, các kết tủa kim loại sẽ lắng đọng tại chỗ, không phân tán

Đối với các hyđrôxit kim loại lưỡng tính như Zn, Cu khi kết tủa sẽ bị hoà tan một phần trong môi trường bazơ, tuy hyđrôxit Cr cũng lưỡng tính nhưng lại khó bị hoà tan trong môi trường bazơ (Vũ Thị Hà Mai, 2014)

, Mg2+, Na+, K+ và các anion CO32-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3- (WHO).Các chất rắn hoà tan trong nước rất nhiều, nhưng có thể chia làm 3 nhóm: thành phần chính, thành phần thứ yếu, và nguyên tố vi lượng như sau: (Bảng 1.3)

Bảng 1.3 Các thành phần chính, thứ yếu và vi lượng trong nước dưới đất tự

nhiên Thành phần chính

(1-1000mg/l)

Thành phần thứ yếu (0,01 – 10 mg/l)

Nguyên tố vi lượng (0,0001 – 0,1 mg/l)

Thành phần chính

(1-1000mg/l)

Thành phần thứ yếu (0,01 – 10 mg/l)

Nguyên tố vi lượng (0,0001 – 0,1 mg/l)

Hơn 75% lượng Cl trong vỏ trái đất, khí quyển và thuỷ quyển đều tập trung trong nước biển ở dạng ion Cl- Hàm lượng trung bình của Cl trong vỏ trái đất là 180 mg/kg (Kaufmann, 1999), trong đá magma từ 100 đến 200 mg/kg, dolomit từ 660 mg/kg, trong các đá trầm tích khác từ 20 đến 130 mg/kg, trong đá biến chất từ 200-350 mg/kg (W De Vos và cộng sự, 2006) Clorua là một hợp phần cơ bản tồn tại trong các khoáng vật của đá magma và biến chất như sođalit Na8(Al6Si6O24)Cl2, apatit

Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) Ngoài ra Clo còn có mặt trong các khoáng vật mica, hocblen, thuỷ tinh núi lửa và ở dạng bao thể nước trong các khoáng vật của đá magma, nhưng hàm lượng nói chung là rất thấp và hầu hết Cl-

được giải phóng rất ít từ các khoáng vật này vào nước dưới đất Trong nước dưới đất ion Clo phổ biến rộng rãi, đặc biệt trong các phức hệ chứa nước dưới sâu (Vũ Ngọc Kỷ và cộng sự, 2008) Nguồn cung cấp ion Clo cho nước dưới đất có thể bao gồm:

+ Nguồn gốc tự nhiên: Phần lớn hàm lượng Clo có nguồn gốc từ sự phong hoá các đá có độ hoà tan cao trong nước Và hàm lượng của Cl-

được xác định là bảo toàn trong chu trình thuỷ văn, do Cl không bị hấp thụ mạnh bởi bề mặt các khoáng vật, không tham gia vào quá trình ôxy hoá hay các phản ứng khử, không tạo ra các phức trừ phi ở hàm lượng rất cao và tồn tại chủ yếu ở các dạng muối có độ hoà tan cao nên

dễ dàng được vận chuyển từ biển vào đất liền thông qua quá trình bay hơi, và đi vào nguồn nước trong đất liền nhờ mưa và sau đó theo các dòng chảy từ đất liền ra lại biển Mưa và sol khí là 2 nguồn cung cấp quan trọng của Clo trong nước tự nhiên (W

1.2.5.5 Ion Flo (F - )

Flo là một nguyên tố hoá học thuộc nhóm halogen cùng với Cl Đây là một thành phần phổ biến trong nước dưới đất Trong nước tự nhiên Flo tồn tại ở dạng ion

F- Khác với Cl-, trong dung dịch F- dễ dàng tạo phức với các ion khác, đặc biệt là

Ca2+, Al3+, Fe3+, PO43- và B(OH)4- Flo dễ bị hấp phụ bởi các khoáng sét như gibbsite, kaolinit, halloysite trong môi trường có độ pH thấp (W De Vos và cộng sự, 2006)

Nguồn gốc tự nhiên của Flo có liên quan đến sự hoà tan các loại đá và hoạt động núi lửa Ngoài ra, các hoạt động nông nghiệp ( sử dụng phân bón chứa phospho)

và các hoạt động công nghiệp cũng là một nguyên nhiên gia tăng hàm lượng Flo trong nước dưới đất

+ Ảnh hưởng của địa chất đến hàm lượng F-: Quá trình phong hoá và sự tuần hoàn của nước trong đất đá, ion Flo có thể được tách ra và hoà tan vào nước Các hợp chất của Flo trong nước dưới đất khác nhau rất nhiều tuỳ thuộc vào cấu trúc địa chất

và các loại đá Các khoáng chất Flo phổ biến nhất trong các khoáng vật Fluorit CaF2, apatit Ca5(PO4)3F, và đặc biệt là trong mica phlogopit KMg3(OH, F)2[AlSi3O10] Do

đó, các vấn đề về Flo có khuynh hướng xảy ra ở những nơi có nhiều khoáng vật phân

bố trong đá gốc Đá magma và đá núi lửa có hàm lượng flo từ 100 mg/kg (đá siêu kiềm) đến lớn hơn 1000 mg/kg (đá axit) (Frencken, 1992) Đá trầm tích có hàm lượng Flo từ 200mg/kg (đá vôi) đến 1000 mg/kg (đá phiến) (Frencken et al, 1992) Lớp trầm tích có hàm lượng Flo cao chủ yếu chứa mica và illite trong đất sét (W De Vos và cộng sự, 2006)

+ Ảnh hưởng bởi thời gian tiếp xúc đến hàm lượng F-: Hàm lượng F- cao có thể

do sự tiếp xúc lâu dài của nước với tầng chứa nước, thường là tầng chứa nước sâu và

nước dưới đất chậm chuyển động Các tầng chứa nước có nguồn cung cấp từ nước mưa thường có hàm lượng Flo thấp Trường hợp ngoại lệ có thể xảy ra trong tầng chứa nước cạn nằm ở khu vực núi lửa hoạt động và bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt dịch Trong điều kiện như vậy, hàm lượng F-

hoà tan tăng và có thể được bổ sung bởi sự hoà tan khí HF (Frencken et al, 1992) (R Brunt và cộng sự, 2004)

+ Ảnh hưởng của các hoạt động nhân tạo đến hàm lượng F-: Các nguồn nhân tạo ảnh hưởng đến hàm lượng F- bao gồm các phụ gia công nghiệp như trong luyện nhôm, làm gạch (Debackere và Delbeke, 1978), làm thuỷ tinh, đồ sứ và luyện thép (Kabata-Pendias, 2001) Ngoài ra hoạt động nông nghiệp sử dụng phân bón photphat

và thuốc trừ sâu (Whalley 1976, Kabata-Pendias, 2001) (W De Vos và cộng sự, 2006)

và những người khác, 1995) Nitrat có các nguồn gốc như sau:

+ Nguồn gốc tự nhiên của Nitrat: Nguồn gốc có khả năng chính của nitrat trong

tự nhiên là nitơ trong tầng đá gốc và nitơ được lọc qua đất tự nhiên (Thomas Harter và Jay R Lund, 2012) Trong đất tự nhiên, hơn 90% hàm lượng nitơ là nitơ hữu cơ, nitơ hữu cơ thường là sản phầm chủ yếu của quá trình phân giải các động vật và thực vật chết Nitơ thường bị thuỷ phân thành NH4+, sau đó bị oxi hoá thành NO3-

nhờ tác dụng của vi khuẩn trong đất ( 1.3) (Nguyễn Văn Phổ, 2002) Tuy nhiên tầm quan trọng của các nguồn này không ảnh hưởng nhiều đến lượng nitrat trong nước dưới đất

2N2 + 6H2O → 4NH3 + 3O24NH3+ + 4H2O → 4NH4+

4OH- 4NH4+ +6O2 → 4NO2- + 8H+ +4H2O

4NO2- + 2O2 → NO3

-( 1.3)

+ Nguồn gốc nhân tạo của Nitrat: Nitrat có thể đi vào nguồn nước dưới đất do các hoạt động của con người như: hoạt động trồng trọt trong nông nghiệp, phân bón

tổng hợp, chất thải từ chăn nuôi, các hệ thống tự hoại (hệ thống xử lý nước thải tại chỗ quy mô gia đình), hệ thống nước thải của các nhà máy, công nghiệp bị rò rỉ, ngoài ra nitrat cũng có thể trực tiếp đi vào tầng nước dưới đất do giếng nước tại đó không được đậy kín, làm rò rỉ chất thải vào giếng Có thể nói, nguồn ô nhiễm nhân tạo là nguồn gây ô nhiễm nitrat chính trong nước dưới đất (Thomas Harter và Jay R Lund, 2012)

1.2.5.7 Cadimi (Cd)

Cd là nguyên tố Chalcophile thường thay thế cho Zn, Pb, Hg trong các khoáng sản sunfua, đặc biệt là sphalerit ZnS và các khoáng vật khác của Zn như smithsonit ZnCO3 Ngoài ra Cd còn được tìm thấy ở dạng vết trong một số khoáng vật như silicat, biotit, amphibole Hàm lượng trung bình của Cd trong vỏ trái đất khá thấp, từ 0,1 đến 0,2 mg/kg (Smith, 1999), trong cát kết, đá vôi, đá magma từ 0,09 mg/kg (đá granit) đến 0,13 mg/kg (đá bazan), đá phiến sét 0,8 mg/kg (Fergusson, 1990) Cd dễ dàng di động ở pH thấp và tách ra từ khoáng vật khi ở dòng chảy cao, điều này có ý nghĩa khi

Cd ở trong đất có thể dễ dàng di động nhờ dòng chảy mặt và đi vào tầng chứa nước khi gặp điều kiện thuận lợi Khi môi trường có độ pH cao, Cd dễ dàng tạo phức với các halogen, xianua và nitrat, ngoài ra Cd có ái lực mạnh với các chất hữu cơ (Reuter và Perdue, 1977) Các khoáng vật sét và oxi hyđrôxit sắt Fe(OH)3 có thể hấp phụ Cd (Hem, 1992) (W De Vos và cộng sự, 2006) Cd và Zn có tính chất giống nhau nhất,

do đó trong các hợp chất nhân tạo hay tự nhiên của Zn đều có một lượng nhỏ Cd (Nguyễn Văn Phổ, 2002)

Cd đi vào nước thông qua các nguồn tự nhiên như: bụi núi lửa, bụi đại dương, các đá, quặng Tuy nhiên nguồn gốc chủ yếu của Cd là nguồn nhân tạo xuất phát từ chất thải công nghiệp và chất thải trong quá trình khai thác mỏ, Cd được sử dụng rộng rãi trong xi mạ kim loại (W De Vos và cộng sự, 2006)

1.2.5.8 Crom IV (Cr 6+ )

Crom là một nguyên tố nằm trong nhóm VI của bảng tuần hoàn hoá học với Mo

và W Crom có hai trạng thái oxi hoá chính là Cr3+ và Cr6+

Crom là một nguyên tố lithophile được hình thành trong một vài khoáng vật như cromit FeCr2O4, hay hiếm hơn là crocit PbCrO4, ngoài ra crom là một nguyên tố phụ trong các khoáng vật như spinel, amfibole, mica, pyroxen và garnet Crom cũng

có hàm lượng nhiều trong đá bazan từ các khoáng mahentit và inmenit làm giàu lượng

Cr (Wedepohl, 1978) Trong lớp vỏ trái đất hàm lượng trung bình của Crom là 122 mg/kg (Kabata-Pendias 2001) Hàm lượng Crom trong đá siêu mafic là 1600 mg/kg, bazan là 170 mg/kg, granit từ 4 đến 22 mg/kg (Mielke, 1979), trong đá phiến sét là 90 mg/kg (W De Vos và cộng sự, 2006)

Trong các tầng nước nông, ở điều kiện có không khí, Cr3+ dễ bị oxi hoá thành

Cr6+ Ngược lại, tại các tầng nước sâu, trong điều kiện thiếu oxi, Cr6+

bị khử thành

Cr3+ Nguồn chính gây nhiễm bẩn Cr là các hoạt động xi mạ và xử lý chất thải có chứa Crom, các chất thải này có thể đi vào trong đất nếu các hệ thống xử lý bị rò rỉ, hay theo nước mưa chảy tràn phát tán ra xung quanh đi vào đất Tuỳ vào đặc tính hấp phụ của đất, mà Crom có thể được vận chuyển nhờ vào dòng chảy trên bề mặt ở dạng hoà tan hay dạng hợp chất của nó theo dòng nước thấm vào tầng nước dưới đất theo Smith

và các cộng sự, 1995 (Cynthia R Evanko và David Adam Dzombak, 1997)

1.2.5.9 Đồng (Cu)

Đồng cũng là một nguyên tố nằm trong nhóm XI với Ag và Au trong bảng tuần hoàn hoá học Cu có hai dạng oxi hoá chính là Cu2+ và Cu+ Cu di động dưới dạng oxi hoá trong môi trường có tính axit với giá trị pH từ 5 đến 6 Dạng oxi hoá thường gặp nhất là Cu2+ Khi có sự hiện diện của oxy hyđrôxit sắt Fe(OH)3, đồng thường tạo kết tủa Cu(OH)2 và lắng xuống, hay bị hấp phụ bởi các hạt sét, lúc này hàm lượng Cu trong nước giảm (W De Vos và cộng sự, 2006)

Đồng là một nguyên tố chalcophile được hình thành trong các khoáng vật như chalcopyrit CuFeS2, covelite CuS và malachite Cu2CO3(OH)2, các khoáng vật này được phân tán rộng rãi ở dạng vết trong các khoáng vật như mica (biotite), pyroxen, amphibole Ngoài ra trong tự nhiên, Cu còn có thể tồn tại ở dạng kim loại của nó là đồng tự nhiên Hàm lượng trung bình của Cu trong các khoáng vật silicat là: olivin 115 mg/kg, pyroxen 120 mg/kg, amphibole 78 mg/kg, biotit 86 mg/kg, plagiocla 62 mg/kg (Ure và Berrow, 1982) Ngoài ra chalcopyrit là khoáng vật phụ phổ biến trong các đá magma kiềm, với hàm lượng Cu trong các đá bazan và gabbro từ 40 đến 60 mg/kg, đá siêu mafic 40 mg/kg, đá magma trung tính 20 mg/kg và granit khoảng 12 mg/kg (Wedepohl ,1978) Trong vỏ trái đất Cu có hàm lượng trung bình là 68 mg/kg (Mielke, 1979) Trong đá trầm tích hàm lượng Cu được xác định chủ yếu bởi các mảnh vụ mafic, thứ hai là Fe và Mn oxit (Forbes và những người khác, 1976), khoáng vật sét

(Heydemann, 1959), và vật chất hữu cơ (Stevenson and Ardakani, 1972) Các đá vụn hạt mịn đặc biệt là đá phiến sét màu đen thường giàu Cu với hàm lượng khoảng 50 mg/kg trong khi các trầm tích chứa nhiều thạch anh – felpat và trầm tích cacbonat thường chứa từ 5 đến 15 mg/kg hàm lượng Cu trong đá theo McLennan và Murray,

có mặt của lưu huỳnh, đồng dễ dàng tạo kết tủa thành CuS Hoạt động khai thác mỏ là nguồn chính gây nhiễm bẩn đồng trong nước dưới đất, ngoài ra còn các nguồn nhân tạo khác như thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp, chất thải công nghiệp, các chất kiềm hãm sinh trưởng của tảo và nấm trong nuôi trồng thuỷ sản (Nguyễn Văn Phổ, 2002)

1.2.5.10 Kẽm (Zn)

Zn là một nguyên tố thuộc nhóm XII trong bảng tuần hoàn hoá học cùng với Cd

và Hg Zn và Cd có các tính chất hoá học giống nhau nhất

Zn là một nguyên tố chalcophile được hình thành trong các khoáng vật như sphalerit ZnS là phổ biến nhất, còn lại các khoáng vật như smithsonit ZnCO3 và zincit ZnO được phân tán rộng rãi ở dạng vết trong các khoáng vật như pyroxen, amphibol, mica, garnet và magnetit Hàm lượng của Zn trong đá siêu mafic là 50 mg/kg, bazan

105 mg/kg, granit 39-60 mg/kg (Mielke, 1979), trong cát kết dạng quartzit-felpat là 30-50 mg/kg, trong cát kết grawvac là 70-100 mg/kg, trong đá phiến sét là 50-90 mg/kg, trong vỏ trái đất là 76 mg/kg (W De Vos và cộng sự, 2006)

Kẽm thường bị oxi hoá ở hoá trị II và tạo phức với các anion, axit amin và axit hữu cơ tạo thành các kết tủa như Zn(OH)2, ZnCO3, ZnS, hoặc Zn(CN)2 Kẽm là một trong các kim loại nặng di động trong nước dưới đất ở pH axit và pH trung tính, do chúng rất dễ hoà tan trong các độ pH này Khi pH cao hơn, kẽm tạo kết tủa với CO32-

và OH- (Cynthia R Evanko và David Adam Dzombak, 1997), các kết tủa này dễ bị hấp phụ bởi trầm tích hoặc các chất lơ lững bao gồm cả hyđrôxit sắt và mangan oxit,

các khoáng vật sét Nguồn gây ô nhiễm Zn chính trong nước dưới đất là các nguồn nhân tạo như: trong các ngành công nghiệp mạ điện, ngoài ra Zn có thể xâm nhập vào thuỷ vực thông qua hoạt động khai khoáng, thuốc diệt nấm, dệt nhuộm….(Nguyễn Văn Phổ, 2002)

1.2.5.11 Mangan (Mn)

Cũng là nguyên tố thuộc nhóm VII trong bảng tuần hoàn hoá học cùng với Tc

và Re Mn có các dạng oxi hoá chính là Mn2+, Mn3+, Mn6+ và Mn7+

Hàm lượng phân bố trung bình của Mn trong vỏ trái đất là 600 mg/kg (McLennan and Taylor, 1999) Mn là một nguyên tố lithophile được hình thành từ nhiều khoáng vật như pyrolusit MnO2, rhodochrosit MnCO3, manganit MnO(OH), và được xem như một nguyên tố phụ của garnet, olivin, pyroxen, amphibol và canxit Hàm lượng của Mn trong đá magma siêu mafic là 1600 mg/kg, bazan 1500 mg/kg, granit 390 – 540 mg/kg, trong cát kết grawac và đá phiến sét Mn có hàm lượng khoảng 700mg/kg Khi giá trị Mn cao thường đi chung với Cr, Ni, V thì đây là biểu hiện của

đá mafic (W De Vos và cộng sự, 2006)

Nguồn gốc nhân sinh của Mn bao gồm khai thác mỏ, luyện kim, cơ khí, giao thông, và nông nghiệp Ngoài ra Mn cũng được sử dụng làm chất phụ gia trong sản xuất thép, kính thuỷ tinh, pin khô và hoá chất (W De Vos và cộng sự, 2006) Tuy nhiên, do Mn là nguyên tố có hàm lượng cao trong trái đất do đó nguồn gốc địa hoá của Mn được xem là nguồn cung cấp quan trọng trong nước dưới đất (Yang và Sanudo–Wilhelmy, 1998)

1.2.5.12 Sắt (Fe)

Fe là nguyên tố nằm trong nhóm VIII của bảng tuần hoàn hoá học, cùng với Ru

và Os Đây là nguyên tố phong phú thứ tư trong trái đất và đứng thứ hai trong vỏ trái đất (sau nhôm) Fe ở 2 dạng oxi hoá chính là Fe2+

và Fe3+, trong nước sự hoà tan của

Fe rất phức tạp Độ hoà tan của sắt phụ thuộc vào điều kiện oxi hoá – khử của môi trường Trong môi trường có pH thấp và điều kiện khử, Fe dễ hoà tan thành Fe2+

đặc biệt có hàm lượng cao ở các tầng chứa nước dưới đất (Hylander et al 2000), tuy nhiên

Fe hoà tan thường kết tủa nhanh chóng khi pH hoặc Eh tăng, khi pH gần trung tính cùng với sự có mặt của các tác nhân tạo phức trong dung dịch như F-, SO42-, PO43- và hợp chất hữu cơ tự nhiên, Fe sẽ dễ tạo kết tủa, làm giảm hàm lượng Fe trong nước (W

De Vos và cộng sự, 2006)

Fe vừa là nguyên tố lithophil vừa là nguyên tố chalcophil do đó Fe được hình thành từ nhiều khoáng vật phổ biến như pyrit FeS2, magnetit Fe3O4, hemantit Fe2O3, siderit FeCO3, ngoài ra Fe còn có mặt nhiều trong các khoáng vật tạo đá như mica, garnet, amphibol, pyroxen và olivin Hàm lượng Fe trong đá siêu mafic là 9,6%, bazan 8,6%, granit 2,2 % (Mielke, 1979 và Williamson, 1999), trong đá phiến sét và cát kết grauwac có Fe lớn hơn 6%, cát kết acko khoảng 3%, cát kết quartz-felpat khoảng 0,5%

và trung bình trong vỏ trái đất là 7% (W De Vos và cộng sự, 2006)

Nguồn gốc nhân tạo của Fe bao gồm các ngành công nghiệp sắt và thép, nước thải và bụi từ khai thác mỏ sắt (Reimann và de Caritat, 1998), phân bón và thuốc diệt

cỏ chứa sắt sunfua (Reimann và nhiều người khác,2003)

 Dựa vào các đặc điểm của các thông số chất lượng nước trên, hàm lượng trung

bình các nguyên tố liên quan đến các thông số chất lượng nước trong thành phần thạch học của các tầng chứa nước trong nghiên cứu như sau:

Bảng 1.4 Tổng hợp hàm lượng các nguyên tố liên quan đến các thông số chất

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 sẽ trình bày các phương pháp được sử dụng để thực hiện đề tài, đặc biệt là các phương pháp thống kê được sử dụng trong đánh giá chất lượng nước dưới đất, gồm: phương pháp thu thập tài liệu, phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu, phương pháp thống kê mô tả, phương pháp kiểm định trung bình tổng thể, phương pháp thống kê đa biến gồm 2 kỹ thuật phân tích chính là phân tích thành phần chính và phân tích cụm

PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU

2.1.

Các tài liệu trong nghiên cứu được thu thập từ các tạp chí, báo cáo khoa học ở trong nước, ngoài nước, được tham khảo từ các sách chuyên ngành về địa chất thủy văn

Các tài liệu được thu thập liên quan đến nghiên cứu như sau:

- Tài liệu đặc điểm địa chất thủy văn các tầng chứa nước dưới đất thuộc huyện Xuyên Mộc

- Đặc điểm các thông số chất lượng nước trong nghiên cứu

- Bản đồ địa chất thủy văn huyện Xuyên Mộc

- Lý thuyết về các phương pháp thống kê: thống kê mô tả, kiểm định trung bình tổng thể, phân tích thành phần chính, phân tích cụm

- Các tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài nghiên cứu

Bảng 2.1 Vị trí các trạm quan trắc nước dưới đất thuộc khu vực nghiên cứu

Tọa độ VN 2000

KT 107 o 45'

STT

Số hiệu giếng

Tầng chứa nước

(Nguồn: Báo cáo vận hành mạng quan trắc nước dưới đất tỉnh BR-VT năm 2014

(Phan Văn Tuyến, 2015).)

- Số liệu quan trắc nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu gồm tập dữ liệu hàm lượng của các thông số chất lượng nước dưới đất: pH, TH, TDS, Cl-

, F-, NO3-, Cd,

Cr6+, Cu, Zn, Mn, Fe trong hai mùa khô và mùa mưa của năm 2012 được quan trắc từ

14 trạm quan trắc nước dưới đất thuộc mạng lưới quan trắc nước dưới đất của tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu ở huyện Xuyên Mộc (Bảng 2.1) Số liệu được thu thập từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU

2.2.

Tập số liệu quan trắc nước dưới đất sẽ được tổng hợp theo không gian ( theo tầng chứa nước) và theo thời gian (mùa mưa và mùa khô) bằng phần mềm Microsoft Excel để thực hiện phân tích thống kê

Bản đồ địa chất thủy văn, bản đồ địa chất, bản đồ vị trí quan trắc NDĐ của huyện Xuyên Mộc sẽ được trích lượt, biên tập bằng phần mềm Mapinfo12,5 Các tài liệu này sẽ làm cơ sở giải thích kết quả CLNDĐ cùng kết quả của các phương pháp thống kê

PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔ TẢ

2.3.

Thống kê mô tả là phương pháp diễn đạt dữ liệu của các mẫu quan sát dưới dạng bảng để diễn tả đặc trưng của tập mẫu dữ liệu bằng các tham số thống kê như: giá trị lớn nhất (Max.), giá trị nhỏ nhất (Min.), giá trị trung bình (Mean), độ lệch chuẩn (SD.)

-Trong nghiên cứu này, phương pháp thống kê mô tả được áp dụng để thể hiện

sự biến thiên tập dữ liệu quan trắc theo mùa khô và mùa mưa, ngoài ra biểu đồ hộp (Boxlot) sẽ được áp dụng để thể hiện biến thiên của tập dữ liệu này bằng hình ảnh giúp nghiên cứu có hướng nhìn tổng quát và dễ dàng hơn về biến thiên chất lượng nước dưới đất theo thời gian Phương pháp sẽ được tiến hành thực hiện bằng phần mềm Microsoft Excel 2010

PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH TRUNG BÌNH TỔNG THỂ

2.4.

Trong nghiên cứu này, phương pháp kiểm định trung bình tổng thể được sử dụng để kiểm định giả thuyết “ Sự khác nhau của các thông số chất lượng nước dưới đất ở các tầng chứa nước” dựa trên các mẫu nước quan trắc ở các tầng chứa nước khác nhau Do các mẫu nước quan trắc được lấy từ nhiều tầng chứa nước, nên nghiên cứu

sử dụng phương pháp kiểm định giả thuyết về sự bằng nhau của trung bình nhiều tổng thể hay còn gọi là phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) Có thể nói phân tích phương sai là sự mở rộng của kiểm định T-Test (Chu Nguyễn Mộng Ngọc và Hoàng Trọng, 2008)

Điều kiện để thực hiện ANOVA là bộ dữ liệu dùng để so sánh phải phân phối chuẩn, có phương sai đồng nhất và phải độc lập Tuy nhiên, nếu giả định tổng thể có phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất không đáp ứng được, thì kiểm định phi tham

số Kruskal – Wallis sẽ được thực hiện thay thế cho ANOVA Kruskal – Wallis cũng

là phương pháp kiểm định giả thuyết trị trung bình nhiều tổng thể bằng nhau nhưng lại không đồi hỏi bất kỳ giả định nào về phân phối chuẩn của tổng thể (Chu Nguyễn Mộng Ngọc và Hoàng Trọng, 2008)

Kiểm tra phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất

2.4.1.

Để xác định phương pháp phân tích là ANOVA hay Kruskal – Wallis cần tiến hành kiểm tra điều kiện phân phối chuẩn bằng phương pháp Shapiro-Wilk và kiểm tra phương sai đồng nhất bằng phương pháp Levene với mức ý nghĩa như sau:

Bảng 2.2 Mức ý nghĩa trong ki ểm tra phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất

(Nguồn: (Chu Nguyễn Mộng Ngọc và Hoàng Trọng, 2008).)

Dựa vào kết quả sau khi kiểm tra 2 điều kiện phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất (Phụ lục 3 – trang PL.7) cho biết: Trong phương pháp Shapiro-Wilk cho kết quả với Sig < 0,05 có 9 biến (Cl-, F-, Cr6+, Zn, Mn, Fe, Cd, NO3-, Cu) có số liệu không phân phối chuẩn và Sig ≥ 0,05 có 3 biến (pH, TH, TDS) phân phối chuẩn, kết hợp với kết quả của phương pháp Levene với mức ý nghĩa Sig ≥ 0,05 của 10 biến (pH, TH, TDS, Cl-, F-, Cr6+, Zn, Mn, Fe, Cd) cho thấy các biến này có phương sai đồng nhất và

2 biến (NO3-, Cu) có phương sai đồng nhất với Sig < 0,05 Từ kết quả trên, cho biết điều kiện về phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất không phù hợp để thực hiện