Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đặc điểm hình thành các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Văn Thùy Linh

ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Văn Thùy Linh

ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoáng vật học và Địa hóa học

Mã số : 60440205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐẢN

Hà Nội – Năm 2013

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của luận văn ................................................................................. 1

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 3

3. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................. 3

4. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 4

5. Cơ sở số liệu ....................................................................................................... 4

6. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 4

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................. 5

8. Cấu trúc của luận văn .......................................................................................... 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC ........ 7

1.1 Nguồn gốc hình thành các hợp chất Nito trong nước ....................................... 7

1.2 Dạng tồn tại của các hợp chất Nitơ .................................................................. 8

1.3 Quá trình chuyển đổi của các hợp chất Nito trong môi trường ....................... 10

1.4 Ảnh hưởng của các hợp chất Nito đối với con người và hệ sinh thái .............. 13

1.5 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất ........... 14

CHƯƠNG 2 : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA

HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI ..............................................................17

2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên ............................................................................. 17

2.1.1 Vị trí địa lý .................................................................................................. 17

2.1.2 Đặc điểm địa hình ........................................................................................ 18

2.1.2 Đặc điểm khí hậu ......................................................................................... 18

2.1.3 Đặc điểm thủy văn ....................................................................................... 19

2.2 Đặc điểm dân cư, kinh tế - xã hội ................................................................ 23

2.3 Đặc điểm địa chất – địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu .......................... 25

2.3.1 Đặc điểm địa chất ........................................................................................ 25

2.3.2 Đặc điểm địa chất thủy văn .......................................................................... 28

2.4 Hiện trạng khai thác và xả thải nước dưới đất .................................................. 34

2.4.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng nước dưới đất .............................................. 34

2.4.1.1 Hình thức khai thác nước dưới đất tập trung ............................................... 34

2.4.1.2 Hình thức khai thác đơn lẻ .......................................................................... 36

2.4.2 Hiện trạng xả thải .......................................................................................... 40

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 44

3.1 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 44

3.1.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa .......................................................... 44

3.1.2 Phương pháp trong phòng thí nghiệm ........................................................... 48

3.1.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu .............................................................. 52

3.2 Cơ sở số liệu ................................................................................................... 54

CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC

NGHIÊN CỨU............................................................................................................................. 56

4.1 Thành phần chính của nước dưới đất ................................................................ 56

4.1.1 Thành phần chính của nước dưới đất tầng Holocen........................................ 56

4.1.2 Thành phần chính của nước dưới đất tầng Pleistocen ..................................... 58

4.2 Thành phần các nguyên tố vi lượng .................................................................. 60

4.2.1 Thành phần nguyên tố vi lượng trong tầng chứa nước qh ............................. 60

4.2.2 Thành phần các nguyên tố vi lượng trong tầng chứa nước Pleistocen ............ 61

4.3 Độ tổng khoáng hóa ......................................................................................... 62

4.4 Kiểu hóa học của nước dưới đất ....................................................................... 63

4.4.1 Kiểu hóa học của nước tầng Holocen ............................................................. 63

4.4.2 Kiểu hóa học của nước tầng Pleistocen .......................................................... 64

CHƯƠNG 5: NGUỒN GỐC VÀ CƠ CHẾ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITO

TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI ........................................................ 66

5.1 Đánh giá về tình hình ô nhiễm các hợp chất Nito trong NDĐ khu vực Hà Nội . 66

5.1.1 Những vấn đề chung ...................................................................................... 66

5.1.1.1 Khái niệm ................................................................................................... 66

5.1.1.2 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn để đánh giá ô nhiễm .......................................... 66

5.1.1.3 Phân loại các mức độ ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất ........ 67

5.1.2 Đánh giá tình hình ô nhiễm các hợp chất Nito trong NDĐ khu vực Hà Nội .. 68

5.1.2.1 Đánh giá chung ........................................................................................... 68

5.1.2.2 Đánh giá tình hình ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất từng vùng

nghiên cứu.............................................................................................................. 77

5.2 Nguồn gốc và cơ chế ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất ............... 89

5.2.1 Cơ sở của việc sử dụng đồng vị 15N trong nghiên cứu xác định nguồn gốc các

hợp chất Nito .......................................................................................................... 89

5.2.2 Nguồn gốc và cơ chế ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất ............ 90

5.2.2.1 Thành phần đồng vị 15N trong trầm tích ...................................................... 90

5.2.2.2 Thành phần đồng vị 15N trong nước dưới đất ............................................. 96

5.2.3 Nhận định xu thế phát triển mức độ ô nhiễm trong tương lai và đề xuất một số

giải pháp khắc phục ô nhiễm ................................................................................ 100

5.2.3.1 Nhận định xu thế phát triển mức độ ô nhiễm trong tương lai ..................... 100

5.2.3.2 Các giải pháp khắc phục ô nhiễm .............................................................. 101

KẾT LUẬN ................................................................................................................................. 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 117

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 : Chu trình chuyển hóa Nito trong môi trường .................................................. 13

Hình 2: Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu ......................................................... 17

Hình 3: Biểu đồ biểu diễn lượng mưa, bốc hơi hàng năm trạm khí tượng Láng .......... 19

Hình 4: Mực nước sông Hồng tại điểm PSH2 thời kỳ 1993 – 2011 ............................. 20

Hình 5: Cột địa tầng trầm tích và các đơn vị địa chất thủy văn ................................... 26

Hình 6: Phễu hạ thấp mực nước tầng qp khu vực phía Nam sông Hồng tháng 2/2012 38

Hình 7: Vị trí lấy các lỗ khoan trong bãi thí nghiệm Nam Dư ..................................... 46

Hình 8: Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước dưới đất ................................................................ 47

Hình 9: Sơ đồ nhồi bẫy nước ...................................................................................... 51

Hình 10: Sơ đồ lắp đặt phân tích mẫu rắn ................................................................... 52 Hình 11: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Mg2+ và Ca2+ trong NDĐ tầng qh ......... 57

Hình 12 : Đồ thị biểu diễn các tham số thống kê hàm lượng TDS NDĐ tầng Holocen

và Pleistocen .............................................................................................................. 62

Hình 13: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qh mùa khô 2012 ......... 73

Hình 14: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qh mùa mưa 2012 ........ 74

Hình 15: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qp mùa khô 2012 ......... 75

Hình 16: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qp mùa mưa 2012 ........ 76

Hình 17: Biến đổi hàm lượng trung bình Amoni trong NDĐ vùng BSH ..................... 77

Hình 18: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ tầng qp và qh tại điểm P.65 ......... 78

Hình 19: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ khu vực Gia Lâm ........................ 81

Hình 20: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ tại điểm quan trắc P.13 ................ 82

Hình 21: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ khu vực Nam sông Hồng ............. 85

Hình 22: Biến thiên hàm lượng Amoni tại điểm P.61 – nhà máy nước Pháp Vân ....... 88

Hình 23 Biến thiên hàm lượng tại điểm quan trắc P.38 – ĐH Bách Khoa ................... 88

Hình 24: Biến thiên hàm lượng Amoni tại điểm quan trắc P.87- Bãi Giếng Nam Dư .. 88 Hình 25: Đóng góp thành phần 15N trong môi trường ................................................. 90

Hình 26: Đồ thị tương quan hàm lượng 15N trong cụm lỗ khoan DHA ........................ 92 Hình 27: Đồ thị tương quan hàm lượng Amoni và δ15N trong cụm lỗ khoan DHB ..... 93

Hình 28: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng TOC và Amoni trong trầm tích .............. 93 Hình 29: Biến thiên giá trị và δ15N trong cụm lỗ khoan SDHA và SDHB .................. 94 Hình 30: Biến thiên hàm lượng Amoni và giá trị δ15N theo độ sâu lỗ khoan P.41 ....... 95

Hình 31: Tương quan giữa hàm lượng amoni và TOC trong NDĐ tầng qh ................. 97

Hình 32: Tương quan giữa hàm lượng Amoni và TOC trong NDĐ tầng qp ................ 97

Hình 33: Minh hoạ bãi giếng dạng đường thẳng ....................................................... 103

Hình 34: Minh hoạ bãi giếng dạng diện tích ............................................................. 103

Hình 35: Minh họa mặt cắt các lỗ khoan quan trắc ................................................... 104

Hình 36: Minh họa mặt cắt lỗ khoan quan trắc trong vùng canh tác .......................... 104

Hình 37 : Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm ................................. 107

Hình 38: Bơm các chất dinh dưỡng vào tầng chứa để thúc đẩy biến đổi sinh học...... 108

Hình 39: Tường chắn thẳng đứng để hạ thấp mực nước ngầm .................................. 108

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Các công trình nghiên cứu về nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong NDĐ trên thế

giới ............................................................................................................................. 15

Bảng 2: Thống kê các hồ vùng nội thành thành phố Hà Nội ....................................... 23

Bảng 3: Dân số và diện tích các quận/ huyện khu vực nghiên cứu .............................. 24

Bảng 4: Bề dày lớp bùn hệ tầng Hải Hưng ở một số khu vực .................................... 28

Bảng 5: Tổng hợp tình hình quản lý khai thác tập trung nước dưới đất ...................... 35

Bảng 6: Các bãi chôn lấp rác chính ở Hà Nội ............................................................. 41

Bảng7: Thống kê các điểm khảo sát xả thải ................................................................ 42

Bảng 8: Mẫu xây dựng đường chuẩn .......................................................................... 48

Bảng 9: Đặc trưng thống kê nồng độ các TPHH NDĐ khu vực nghiên cứu ................ 56

Bảng 10: Đặc trưng thống kê nồng độ các TPHH NDĐ tầng qp ................................. 59

Hình 11: Tương quan thành phần các ion chính trong NDĐ tầng qh và qp ................ 60

Bảng 12: Kết quả phân tích các nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Holocen ..................... 60

Bảng 13: Kết quả phân tích các nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Pleistocen .................. 62

Bảng 14: Cơ sở đánh giá ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất ................... 67

Bảng 15: Phân loại mức độ nhiễm bẩn nước dưới đất bởi các hợp chất Nito ............... 68

Bảng 16: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong nước dưới đất ........ 70

Bảng 17: Thống kê diện tích ô nhiễm Amoni trong NDĐ khu vực nghiên cứu ........... 71

Bảng 18: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qp khu

vực Bắc Sông Hồng .................................................................................................... 79

Bảng 19: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qh khu

vực Bắc Sông Hồng .................................................................................................... 80

Bảng 20: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ qp khu vực Gia

Lâm ............................................................................................................................ 83

Bảng 21: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qh khu

vực Gia Lâm ............................................................................................................... 84

Bảng 22: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qp khu

vực Nam Sông Hồng .................................................................................................. 86

Bảng 23: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qh khu

vực phía Nam sông Hồng ........................................................................................... 87

Bảng 24: Tỷ lệ đóng góp các đồng vị Nito trong tự nhiên ........................................... 89

Bảng 25: Tỷ lệ đóng góp hàm lượng Amoni trong NDĐ bởi nguồn vô cơ và hữu cơ .. 99

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Kí hiệu Ý nghĩa

BSH Bắc sông Hồng

Hb Hemoglobin

Max Giá trị lớn nhất

Mean Giá trị trung bình

Median Trung vị

Min Giá trị nhỏ nhất

NDĐ Nước dưới đất

NSH Nam sông Hồng

SD Độ lệch chuẩn

TDS Độ tổng khoáng hóa

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận văn

Các hợp chất của Nito có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp

chất hữu cơ có trong tự nhiên, trong chất thải và trong các nguồn phân bón mà con

-) và Amoni (NH4

-), Nitrit (NO2

người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước. Các hợp chất này thường tồn tại ở +). Ngày nay, cùng với sự gia dưới dạng Nitrat (NO3

tăng việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp, các nguồn thải hữu cơ đến từ các khu

công nghiệp và trong các hoạt động sống của con người, một lượng lớn các hợp chất

Nito đã được giải phóng vào môi trường nước. Trong một loạt những nghiên cứu gần

đây, hiện tượng hàm lượng cao các hợp chất Nito có trong nước sinh hoạt được lấy từ

nguồn nước dưới đất đã được phát hiện ở rất nhiều quốc gia trên thế giới như Trung

Quốc, Ấn Độ, Mỹ và các quốc gia châu Âu... Ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước

dưới đất đã và đang được cảnh báo là hiểm họa môi trường có quy mô rộng trên toàn

thế giới.

Hàm lượng cao các hợp chất Nito trong nước có thể gây ra rất nhiều nhiều bệnh

nguy hiểm. Nitrat tạo chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành

Nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy

cảm với Nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa. Khi lọt vào cơ thể,

Nitrat có thể chuyển thành Nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion Nitrit còn nguy hiểm

hơn Nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với các amin hay ion alkyl

cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất Nito gây ung thư.

Trong cơ thể, Nitrit có thể oxy hóa Fe (II) ngăn cản quá trình hình thành Hb làm giảm

lượng oxy trong máu có thể gây ngạt, nôn và khi nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong.

Ở Việt Nam, bắt đầu từ những năm 1990, khi phát hiện các mẫu nước dưới đất

chứa hàm lượng cao các hợp chất Nito, nhiều công trình khoa học được tiến hành để

1

nghiên cứu hiện trạng, nguồn gốc hình thành, sự biến đổi của các hợp chất nito nhằm

tìm ra các giải pháp phòng ngừa và xử lý nhằm đảm bảo chất lượng nước sinh hoạt cho

người dân. Các kết quả bước đầu cho thấy, nồng độ cao các hợp chất Nito trong nước

dưới đất phân bố trên diện rộng lãnh thổ Việt Nam. Nhiều địa phương như Hà Nội,

Nam Định, Thái Bình, Đà Nẵng, Quảng Nam, Thành phố Hồ Chí Minh… đã phát hiện

hàm lượng các hợp chất Nito trong nước ngầm vượt quá nhiều lần tiêu chuẩn cho phép

theo QCVN và các tiêu chuẩn quốc tế đối với ăn uống và sinh hoạt. Lãnh thổ thành phố

Hà Nội ( cũ ) là một trong những điểm ô nhiễm được chú ý nhiều trong những năm gần

đây. Riêng khu vực nội thành của thành phố, nhu cầu tiêu thụ nước ước khoảng 700.000 m3/ngày và dự tính lên tới 1.400.000 m3/ ngày vào năm 2020. Trước nhu cầu

sử dụng nước ngày càng tăng, việc đảm bảo chất lượng nguồn nước trở nên quan trọng

và cấp bách hơn bao giờ hết. Các nghiên cứu đánh giá chất lượng nước dưới đất khu

vực Hà Nội của một số tác giả như Nguyễn Văn Đản, Lê Văn Cát, Trần Văn Nhị,

Nguyễn Việt Anh… đã cho thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng của nước dưới đất ở

một số chỉ tiêu, trong đó có chi tiêu các hợp chất Nito. Kết quả quan trắc gần 20 năm

nay trên một mạng lưới cố định cho thấy nước dưới đất vùng Hà Nội đã bị ô nhiễm

nặng bởi các hợp chất Nito, điển hình là Amoni. Khu vực ô nhiễm nặng với hàm

lượng lớn hơn 10 mg/l của hợp chất này bao trùm một khoảng rộng lớn ở phía Nam Hà

Nội kéo dài từ Tây Mỗ, Mễ Trì qua Ngã Tư Sở, Tương Mai, Hoàng Văn Thụ. Trần Phú qua Pháp Vân, Văn Điển, Hạ Đình, Tam Hiệp…có diện tích khoảng trên 100 km2.

Một số kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Amoni ở một số nhà máy nước rất cao

như Tương Mai 7-10mg/l, nhà máy nước Hạ Đình 15-20mg/l, có lúc lên đến 40mg/l,

Pháp Vân 25-30mg/l, có lúc lên đến 60mg/l. Trong khi đó, tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn

uống do bộ Y tế ban hành cho phép hàm lượng Amoni không vượt quá 3mg/l. Theo

Quy hoạch cấp nước cho Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, thành phố đã

tính đến việc hủy bỏ 2 nhà máy nước là Hạ Đình và Pháp Văn do bị ô nhiễm. Một vài

2

con số thống kê nêu trên đã phần nào phản ánh thực trạng đáng báo động của ô nhiễm

các hợp chất Nito trong khu vực nghiên cứu.

Trước nhu cầu sử dụng nước và thực trạng ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước

dưới đất, độ độc hại cao hàm lượng hợp chất Nito đến sức khỏe con người, mức độ khó

khăn cũng như giá thành cao cho công nghệ xử lý ô nhiễm, việc nghiên cứu sự hình

thành các hợp chất Nito trong nước dưới đất rất quan trọng, ngoài ý nghĩa khoa học sẽ

có ý nghĩa thực tiễn rất cao. Nhận thức được như vậy, học viên lựa chọn đề tài “ Đặc

điểm hình thành các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực Hà Nội” làm luận văn

tốt nghiệp.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Phạm vi:

- Diện tích nghiên cứu được giới hạn bởi diện tích phần đồng bằng của thành

phố Hà Nội cũ bao gồm các quận nội thành và các huyện Đông Anh, Gia Lâm, Từ Liêm và Thanh Trì, diện tích 615 km2.

- Nội dung được giới hạn bởi nghiên cứu sự hình thành các hợp chất Nito trong

nước dưới đất

* Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là nước dưới đất trong các tầng

chứa nước trầm tích Đệ tứ.

3. Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất - Xác định nguồn gốc hình thành và cơ chế ô nhiễm các hợp chất Nito trong

nước dưới đất, trên cơ sở đó đề xuất các biện pháp xử lý giảm thiểu hàm lượng các

hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực nghiên cứu.

3

4. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về các hợp chất nito trong nước như nguồn gốc hình

thành, dạng tồn tại, ảnh hưởng đến cong người và hệ sinh thái nước...

- Nghiên cứu các nhân tố tự nhiên và nhân tạo ảnh hưởng đến đặc điểm thủy địa

hóa.

- Nghiên cứu hàm lượng ion chính trong nước dưới đất, xác định tổng độ khoáng

hóa, kiểu nước và quy luật phân bố của chúng trên địa bàn nghiên cứu.

- Nghiên cứu hàm lượng của các hợp chất nito trong nước dưới đất và đánh giá

mức độ ô nhiễm của chúng dựa trên các quy chuẩn của Việt Nam và thế giới.

- Nghiên cứu cơ chế hình thành và di chuyển của các hợp chất Nito trong nước

dưới đất.

- Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp xử lý nước có hàm lượng cao các hợp chất

Nito.

5. Cơ sở số liệu

- Dựa trên các kết quả phân tích hàm lượng các ion chính và hàm lượng các

hợp chất Nito trong nước dưới đất được được lấy mẫu liên tục trên mạng lưới quan

trắc cố định trong suốt 20 năm trở lại đây trên địa bàn nghiên cứu của Liên đoàn

Quy hoạch và Điều tra nước miền Bắc.

- Dựa trên các báo cáo khoa học, các bài báo được công bố có liên quan.

6. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: Bao gồm việc kế thừa những kiến thức, kết quả nghiên

cứu có trước cả về lý thuyết và thực tế. Kế thừa kết quả nghiên cứu trong vùng thông

qua các loại tài liệu, phương tiện thông tin.

4

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Bao gồm các công tác nghiên cứu

điều tra khảo sát ngoài thực địa, đo đạc, thu thập số liệu trên địa bàn khu vực cần

nghiên cứu. Tiến hành lấy và bảo quản, vận chuyển các mẫu về phòng thí nghiệm.

- Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: bao gồm các phương pháp

phân tích hàm lượng các ion chính và hàm lượng các hợp chất nito trong nước dưới đất như phương pháp trắc quang, AAS. Phương pháp phân tích đồng vị 15N trong các mẫu

trầm tích và nước dưới đất.

- Phương pháp thống kê xử lý số liệu :

+ Xử lý kết quả hàm lượng các cation và anion chính của nước dưới đất để xác

định các thông số đặc trưng cho đặc điểm thủy địa hóa của khu vực nghiên cứu, xác

định độ tổng khoáng hóa và kiểu hóa học của nước.

+ Thành lập các biểu đồ, đồ thị đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất Nito trong

nước dưới đất trong khu vực nghiên cứu bằng cách so sánh với QCVN và tiêu chuẩn

quốc tế.

+ Xử lý kết quả phân tích đồng vị 15N trong nước dưới đất và trầm tích, xem xét các mối tương quan giữa hàm lượng các hợp chất nito, TOC và δ15N để luận giải nguồn

gốc và cơ chế ô nhiễm các hợp chất nito trong nước dưới đất

+ Thành lập các sơ đồ, bản đồ chuyên đề.

- Phương pháp chuyên gia: thực hiện bằng cách tiếp xúc, trao đổi thường xuyên với

thầy hướng dẫn, các nhà khoa học, các cơ quan nghiên cứu chuyên ngành về nội dung

và kết quả nghiên cứu.

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ thực trạng ô nhiễm các hợp chất nito

trong nước dưới đất khu vực Hà Nội trong nhiều năm trở lại đây và xu hướng phát triển

mức độ ô nhiễm trong tương lai. Với các bằng chứng khoa học, luận văn làm sáng tỏ

5

nguồn gốc và cơ chế ô nhiễm của các hợp chất này trong nước đồng thời đưa ra các

giải pháp phòng chống và giảm thiểu tình trạng nhiễm bẩn, đảm bảo chất lượng nguồn

nước sinh hoạt cho dân cư trong khu vực.

8. Cấu trúc của luận văn

Luận văn dài 120 trang đánh máy phông chữ Times New Roman, trong đó có 39

hình vẽ, 25 biểu bảng, tham khảo 30 nguồn tài liệu trong và ngoài nước. Bố cục gồm

phần mở đầu, kết luận và 5 chương.

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Địa Chất- Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn

Văn Đản, Viện trưởng Viện tài nguyên môi trường nước . Học viên xin bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc đối với thầy hướng dẫn đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ học viên trong quá

trình thực hiện luận văn. Đồng thời tác giả cũng cũng cám ơn những ý kiến đóng góp

quý báu của các thầy cô giáo, cùng các đồng nghiệp trong Khoa Địa Chất- Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên, sự hỗ trợ về mặt số liệu, tài liệu của Trung tâm Quan trắc và

Dự báo tài nguyên nước, Viện Khoa học kĩ thuật hạt nhân... Nhân dịp này tác giả xin

bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học khoa học Tự nhiên, Khoa Đào tạo sau

đại học, Khoa Địa chất cùng các cơ quan chuyên môn và các đồng nghiệp, bạn bè đã

tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ để tác giả có thể hoàn thành luận văn.

6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC

1.1 Nguồn gốc hình thành các hợp chất Nito trong nước

Nito trong nước tự nhiên và nước thải chủ yếu có nguồn gốc khí quyển, nguồn

gốc sinh vật và nguồn gốc đạm phân đạm sử dụng trong sản xuất nông nghiệp.

Nguồn gốc khí quyển:

Nitơ tồn tại ở dạng đơn chất trong tầng đối lưu của khí quyển với hàm lượng lớn

và ổn định (~78% thể tích trong không khí khô). Ở dạng này, khí N2 là thành phần hoạt

động hóa học yếu cả trong môi trường khí, đất và nước. Ngoài N2, khí quyển còn chứa

một lượng nhỏ các khí khác chứa nitơ: NH3 và NOx. Các khí này có nguồn gốc từ núi

lửa và phân hủy chất hữu cơ trong đất, nước, rồi giải phóng vào khí quyển. Sự phóng

điện trong mây dông cũng tạo thành một lượng nhỏ N2O5 từ N2:

N2 + 2,5 O2 → N2O5

Ngoài ra, NOx từ khói nhà máy cũng được thải vào khí quyển. Các chất khí chứa

+ cho nước mặt.

nitơ trong khí quyển hòa tan vào nước mưa rồi rơi xuống bề mặt Trái Đất, bổ sung các

-, NH4

ion NO3

Nguồn gốc sinh vật:

Nito là nguyên tố có vai trò rất quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề

mặt Trái Đất. Nito là thành phần cấu thành protein có trong tế bào chất cũng như các

axit amin trong nhân tế bào (tạo nên các gen di truyền của sinh vật). Trong các loài

thực vật (vật sản xuất của hệ sinh thái), chỉ có rất ít loài hấp thụ được N2 từ khí quyển

để tổng hợp protein cho mình, đa số chỉ hấp thụ được các ion Nito vô cơ trong đất và

nước. Các loài động vật (vật tiêu thụ trong hệ sinh thái) thì chỉ tổng hợp được protein

cho mình từ các protein từ thực vật, hoàn toàn không có khả năng hấp thụ Nito vô cơ từ

môi trường. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn

tích hữu cơ chứa các protein – các hợp chất chứa Nito, liên tục được thải vào môi

7

+,, NO2

- …

trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng (các loại vi -, khuẩn, nấm) phân hủy, khoáng hóa, trở thành các hợp chất nitơ vô cơ như NH4

NO3

Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần hóa học chứa

Nito có nguồn gốc sinh vật: từ các protein có cấu trúc phân tử phức tạp đến các axit

amin đơn giản có phân tử lượng thấp, hòa tan được trong nước cũng như các ion Nito

vô cơ, sản phẩm của quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong môi trường.

So với nguồn gốc từ khí quyển, nguồn từ các tàn tích hữu cơ chiếm phần áp đảo

trong tổng hàm lượng Nito trong môi trường nước và đất (không kể N2).

Nguồn gốc từ phân đạm sử dụng trong sản xuất nông nghiệp:

Việc sử dụng các loại phân đạm như sunfat amoni, nitrat amoni trước đây góp

phần làm chua đất, ngày nay việc sản xuất và sử dụng phân urê ((NH2)2CO) đã là một

+, NO2

-, NO3

tiến bộ quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Một phần phân urê không được cây - tồn tại trong môi trồng hấp thụ, dần dần bị phân giải thành các ion NH4

trường đất và nước.

1.2 Dạng tồn tại của các hợp chất Nitơ

Các hợp chất của Nito tồn tại ở hai dạng : dạng lơ lửng, dạng hòa tan. Cụ thể như

sau:

Dạng lơ lửng: Các thành phần lơ lửng nitơ trong nước là các tàn tích hữu cơ thô

đang phân hủy. Chúng có thể tồn tại với hàm lượng đáng kể trong nước thải và nước tự

nhiên tiếp nhận nước thải giàu chất hữu cơ. Dạng này chính là nguồn tạo ra dạng hòa

tan.

Dạng hòa tan: Các hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước bao gồm nitơ hữu cơ

và nitơ vô cơ. Trong trường hợp này, các hợp chất Nitơ có thể phân loại theo trạng thái

oxy hóa – khử:

8

+, NH3 hòa tan trong

Dạng khử: bao gồm hợp chất nitơ hữu cơ hòa tan và NH4

- là các sản phẩm cuối cùng của quá trình oxi hóa chất

nước

- và NO3

Dạng oxy hóa: NO2

hữu cơ.

Tùy theo mức độ phân hủy, khoáng hóa chất hữu cơ trong nước, tỉ lệ hàm lượng

của thành phần nitơ hữu cơ và vô cơ biến đổi rõ rệt: nếu nước sạch chất hữu cơ, quá

trình khoáng hóa tự nhiên đã ở giai đoạn cuối, chất hữu cơ đã hầu như bị khoáng hóa

hoàn toàn thì nitơ vô cơ sẽ chiếm tỉ phần áp đảo và ngược lại.

+, dạng tồn tại của + hình thành do NH3 là khí mang

Trong các hợp chất nitơ ở dạng khử, đáng lưu ý nhất là ion NH4

ion này trong nước phụ thuộc vào PH nước: ion NH4

+ + OH-

tính bazơ hòa tan vào nước và thủy phân:

+

−

[

]

4.75

−

K

10

=

=

B

NH ].[ 4 NH [

OH ]

4.75

+

−

+

10

]

9.25

+

−

H

[

].10

→

=

=

=

H .[ 14 −

−

NH [ 4 NH [

] ]

3 K B OH [

10

]

3

+

[

NH3 + H2O →← NH4

[

]

]NH 3

NH + 4

NH [ 4 NH [

] ]

3

+

→có thể coi toàn bộ amonia trong nước tồn tại ở dạng NH4

[

=10-5.25.109.25 = 104 → = 10000. pH 5.25 →

[

]

]NH → dạng NH4

+ chiếm ~99%, dạng NH3 chỉ

3

NH + 4

Ở pH 7.25 → = 100

[

chiếm ~1%.

[

]

]NH → dạng NH4

+ chiếm ~90%, dạng NH3 chỉ

3

NH + 4

Ở pH 8.25 → = 10

chiếm khoảng 9%.

9

[

]NH = 50%

[

]

3

NH + 4

Ở pH 8.25 → =

+ . Trong môi trường kiềm mạnh, NH4

Như vậy, ở pH thường gặp cửa nước tự nhiện, dạng tồn tại chủ yếu của amonia + được chuyển thành NH3, trong nước là ion NH4

- trong nước mặt, nơi không tiếp nhận nước

và dần bị nhả vào khí quyển.

+, NO2

-, NO3

Hàm lượng các ion NH4

thải hoặc ở xa nguồn thải đều không lớn: từ 0~1mg/L. Hàm lượng thấp là do các ion

còn bị hấp phụ vào keo đất. Hàm lượng NO3

- .

này trong tự nhiên bị thực vật nước hấp thụ trong quá trình quang hợp. Ngoài ra chúng - trong nước thải giàu chất hữu cơ, qua xử + sẽ lý sinh học có thể rất cao. Trong nước ngầm có Eh thấp (môi trường khử) dạng NH4

-, NO3

có hàm lượng lớn hơn NO2

1.3 Quá trình chuyển đổi của các hợp chất Nito trong môi trường

Quá trình thay đổi chính các hợp chất của nitơ trong đất được minh họa trên

hình 1.

Vòng tuần hoàn của nitơ bao gồm hấp thụ nitơ trong khí quyển, quá trình khoáng

hóa của vi khuẩn và nitơrat hóa, nitơ hấp thụ bởi cây trồng và các hợp chất trong đất,

quá trình lọc (thấm). Các quá trình hóa học, sinh học và vật lý đều ảnh hưởng đến

lượng nitơ trong đất.

Quá trình khoáng hóa: Là tạo ra Nito vô cơ, như Amoni bằng quá trình phân

hủy các chất còn lại của cây trồng, các chất hữu cơ có trong đất bởi vi khuẩn. Tốc độ

tạo ra nitơ vô cơ phụ thuộc vào lượng các chất phân hủy, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ

ẩm của đất. Quá trình khóang hóa có thể diễn ra hàng tuần, hàng tháng và hàng năm.

Theo thời gian Nito được tạo ra từ các hữu cơ trong đất, nhưng sẽ nhanh hơn từ một số

các chất thải của mùa màng, xác động vật, chất thải sinh học, các sản phẩm của quá

trình nông nghiệp.

10

Nhiều phân bón tổng hợp trên thị trường đều chứa Amoni, cây trồng có thể sử

dụng trực tiếp. Các tổ chức vi mô cũng sử dụng một lượng nhỏ nitơ từ Amoni hoặc

Nitơrat khi chúng phân hủy các chất còn lại của cây trồng như rơm, rạ hoặc mùn cưa.

Amôni vô cơ được giữ trong các hạt đất và thầm dần dần cho đến khi chuyển thành

nitơrát.

+ biến đổi - tuỳ thuộc vào sự có mặt của oxy có đủ hay không và nhờ hoạt

- hoặc NO3

Quá trình Nitơrat hóa: Quá trình Nitơrat hoá là quá trình ion NH4

thành NO2

động của hai loại vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter (theo Thomas.D.Waite). Quá

- + 54,9Kcal

VK Nitrosomonas + + OH- + 1,5 O2 → H+ + NO2

trình này diễn ra theo các phản ứng:

+ bởi vi khuẩn Nitrosomonas thì vi khuẩn Nitrobacter sẽ

NH4

- theo phản ứng:

Sau khi oxy hoá ion NH4

- thành NO3

VK Nitrobacter

- + 18 Kcal

thúc đẩy phản ứng oxy hoá tiếp NO2

- + 1/2O2 → NO3

NO2

Các phản ứng nitơrat hoá nêu trên còn phụ thuộc vào giá trị pH của môi trường

(điều kiện tốt nhất cho các phản ứng là pH = 8 – 8,5) và phụ thuộc vào hàm lượng

cacbon hữu cơ (hàm lượng cacbon hữu cơ càng lớn càng ngăn cản sự phát triển của

khuẩn nitơrat hoá khó xảy ra).

- trong nước do lượng hoà - bị khử oxy chuyển thành N2O và N2 bay lên. Điều kiện để tan trong nước giảm và NO3 quá trình khử nitơrat thực hiện tốt là nhiệt độ 25oC, pH = 7, lượng oxy hoá tan DO =

Quá trình khử Nitơrat: là quá trình giảm nồng độ NO3

4,2 mg/l hoặc tương ứng với Eh = +250mV. Cơ chế của quá trình khử Nitơrat là trong

nước có chứa nhiều vi khuẩn và hoạt động của chúng luôn cần đến oxy, nếu hàm lượng - hay oxy trong nước giảm thì các vi khuẩn này dùng oxy của các hợp chất như NO3

11

2- ( theo Thomas.D.Waite). Thứ tự phản úng khi oxy hoà tan giảm là NO3

- → N2O

SO4

sau đó N2O → N2. Quá trình khử Nitơrat chủ yếu xảy ra do nhu cầu oxy của các loại

vi khuẩn trong nước và tuỳ theo nhóm vi khuẩn khác nhau làm cho quá trình khử xảy

ra theo 2 hướng khác nhau: khử Nitơrat dị dưỡng (do vi khuẩn nhóm dị dưỡng oxy hoá

các phần tử hữu cơ) và khử Nitơrat tự dưỡng (do vi khuẩn nhóm tự dưỡng sử dụng oxy

từ các phản ứng biến đổi kim loại có hoá trị thay đổi trong nước):

+ Quá trình khử nitơrat dị dưỡng thực hiện theo phương trình:

- + 4H+ → 5CO2 + 2N2 + 7H2O (theo Pedersen)

- cùng

5CH2O + 4NO3

+ Quá trình khử nitơrat tự dưỡng: kết quả của quá trình này là giảm ion NO3

các ion kim loại trong nước và sự tăng cao của hàm lượng N2O và N2. Ví dụ các phản

ứng sau:

+ H2O

HNO3 + Fe2+ + H+ → NO + Fe3+

+ H2O

2NO + 2Fe2+ + H+ → N2O + Fe3+

+ 4H2O

2- nhờ phản ứng:

2HNO2 + 6Fe2+ + 6H+ → N2 + 6Fe3+

- cùng với sự tăng ion SO4

hoặc giảm ion 4NO3

- + 4H+ → 7N2 + 10SO4

2- + 5Fe3+ + 2H2O

- - thành N2O và N2 còn có phản ứng khử NO3

thành + được tạo ra từ quá trình này thường không bền vững và phần lớn

5FeS2 + 14NO3

Ngoài các phản ứng khử NO3 + song NH4 NH4

- trong nước.

chúng bị hấp thụ bởi các khoáng vật sét trong đất đá chứa nước hoặc các thành tạo hạt

mịn. Tuy nhiên, đây là một hình thức làm giảm hàm lượng ion NO3

12

Hình 1 : Chu trình chuyển hóa Nito trong môi trường

1.4 Ảnh hưởng của các hợp chất Nito đối với con người và hệ sinh thái

+, NO2

-, NO3

-, trong đó - - là ion có độc tính cao nhất đối với sức khỏe con người. Khi vào máu ion NO2

Các hợp chất nito tồn tại trong nước dưới các dạng NH4

ion NO2

khử hồng cầu đã tiếp nhận oxi ở phổi – oxihemoglobin (HbO2) thành metheglobin

(HbOH) là dạng không có khả năng oxi hoá gluco trong tế bào để giải phóng hơn là ở

(HbO2) như hồng cầu (hemoglobin) bình thường, vì vậy thực chất là ion NO2

- vả cả NO3

hồng cầu, gây ra bệnh thiếu máu, xanh xao, mệt mỏi. Ion NO2

-. Nước có hàm lượng NO3

hại với trẻ em, vì trong đường ruột trẻ em có loại vi khuẩn khử có thể khử NO3

NO2

phổi, metheglobin (HbOH) cũng không tiếp nhận được oxi để thành oxihemoglobin - phá hủy - đặc biệt độc - thành - cao ít độc đối với người lớn nhưng lại khá độc hại đối - trong nước ăn uống cũng sẽ gây - mà ngay cả ion NO3 với trẻ em. Không chỉ ion NO2

bênh metheglobinemia – bệnh thiếu máu, lười vận động, biếng ăn, dẫn đến suy dinh - còn có khả dưỡng và còi xương ở trẻ em. Trong môi trường HCl của dạ dày, ion NO2

13

năng phản ứng với các amin hình thành nitrosamin ((R,R’)N – NO) là chất gây ung

thư:

- là chất dinh dưỡng của

(R,R’)NH + HNO2 → (R,R’)N – NO + H2O

+, NO2

-, NO3

Đối với hệ sinh thái nước, các ion NH4

thực vật nước. Tuy vậy, khi hàm lượng nước quá cao, nước ở trạng thái phú dưỡng, tảo

sẽ phát triển quá mức. Khi tảo chết, nước sẽ bị ô nhiễm nặng nề do tỏa thối rữa, hệ

động vật nước sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn. Để phục hồi lại trạng thái trong sạch với hệ

động, thực vật phong phú sẽ mất nhiều thời gian.

1.5 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

Như đã trình bày ở trên, sự có mặt của các hợp chất Nito trong nước dưới đất có

nguồn gốc từ sự phân hủy yếm khí của các hợp chất hữu cơ tự nhiên có trong trầm tích,

trong nguồn thải hữu cơ do hoạt động nhân sinh, hay từ khí quyển hoặc các loại phân

bón vô cơ. Hiện tượng ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất đã được phát

hiện và nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới như Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ và nhiều

quốc gia Châu Âu…Bằng kĩ thuật đồng vị và những phương pháp địa hóa khác, nhiều

nghiên cứu về nguồn gốc các hợp chất Nito cũng như sự di chuyển của chúng trong

môi trường đã được thực hiện. Các công trình khoa học tiêu biểu được liệt kê chi tiết

trong bảng thống kê sau đây:

TT Tên tác giả Công trình nghiên cứu Thời gian

Fate of 15N Labelled Nitrate and Ammonium 1 Bengtsson 2000 in a Fertilized Forest Soil

Ammonium transport and reaction in

contaminated groundwater: Application of 2 Bo¨hlke 2006 isotope tracers and isotope fractionation

studies

14

Geochemical and microbiological methods

3 Cozzarelli for evaluating anaerobic processes in an 2000

aquifer contaminated by landfill leachate

Measuring Gross Nitrogen Mineralisation,

4 Davidson 1991 Immobilization and Nitrification by 15N

Isotopic Pool Dilution in Intact Cores

Nitrogen transport and transformations in a

5 DeSimone Shallow aquifer receiving wastewater 1998

discharge: A mass balance approach

Review of ammonium attenuation in soil and 6 Eos Trans 2003 groundwater

Nitrogen isotope fractionation during 7 Karamanos 1978 ammonium exchange reactions with soil clay

8 Smith Denitrification in a sand and gravel aquifer 1988

Nitrogen pollution in southeastern united

9 Charles state: source, effects and management 2003

options

Ammonia pollution characteristics of 2012 11 Qing Fu centralized drinking water sources in China

Understanding the sources and fate of nitrate 12 Dorina Murgulet 2013 in a highly developed aquifer system

Bảng 1: Các công trình nghiên cứu về nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong NDĐ trên thế giới

15

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực Hà

nội được bắt đầu tiến hành từ những giữa những năm 1990 bởi một số tác giả như

Nguyễn Văn Đản, 1995 ; Bùi Học, 1997; Nguyễn Văn Ngọc, 1997. Tuy nhiên những

công trình này chỉ dừng lại ở mức đánh giá hiện trạng nhiễm bẩn của các hợp chất Nito

trong nước dưới đất trong các tầng chứa khác nhau. Từ năm 2006 đến nay, bằng cách

sử dụng kĩ thuật đồng vị, một số nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến hành để xác định

nguồn gốc ô nhiễm của các hợp chất này trong nước, tiêu biểu phải kể đến những tác

giả như Trịnh Văn Giáp, Đặng Đức Nhận, 2006; Phạm Quý Nhân, 2008. Các công

trình nghiên cứu này đã bước đầu đã đưa ra những bằng chứng về nguồn gốc và cơ chế

làm giàu Amoni trong nước dưới đất nói chung, và khu vực Hà Nội nói riêng. Do bản

chất địa hóa phức tạp của đối tượng nghiên cứu,lại bị tác động bởi nhiều nhân tố môi

trường, trong khi các nghiên cứu mới chỉ được tiến hành lẻ tẻ và trong một đơn vị diện

tích hẹp nên vấn đề về nguồn gốc nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong nước vẫn chưa

được chứng minh sáng tỏ và thấu đáo. Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng, những

nhận định ban đầu về nguồn gốc các hợp chất Nito trong nước dưới đất đã đặt ra yêu

cầu và gợi mở về mặt học thuật cho những ý tưởng nghiên cứu tương tự về đối tượng

này trong tương lai.

16

CHƯƠNG 2 : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA

NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI

2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Hình 2: Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu

17

Khu vực nghiên cứu được giới hạn trong địa giới hành chính của thành phố Hà

Nội cũ và các huyện Đông Anh, Gia Lâm, Từ Liêm và Thanh Trì, với diện tích đạt 615 km2. Vị trí địa lý của khu vực nghiên cứu được chỉ ra chi tiết trên bản đồ hành

chính ở hình 2.

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình ở khu vực nghiên cứu chủ yếu là đồng bằng bồi tích sông gồm các trầm

tích hạt mịn như sét, cát bột, sét pha, cát pha, cát. Địa hình thuận tiện cho việc trồng

lúa nước, trồng rau mầu và nuôi trồng thuỷ sản. Địa hình khu vực nghiên cứu bao gồm

2 dạng:

- Dạng địa hình đồng bằng trong đê: Chiếm khoảng 85%, địa hình bằng phẳng,

có độ cao trung bình từ +4,1m đến +5,9m

- Địa hình đồng bằng ngoài đê: khá bằng phẳng nhưng có xu hướng nghiêng

theo chiều dòng chảy có cốt cao từ +6,8m đến +10,4m.

Địa hình đồng bằng với trầm tích Đệ tứ bở rời khá dày rất thuận lợi cho việc

tích tụ các nguồn nước dưới đất.

2.1.2 Đặc điểm khí hậu

Vùng nghiên cứu nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chia hai

mùa rõ rệt: mùa nóng ẩm mưa nhiều thường bắt đầu từ tháng 5 kết thúc vào tháng 10;

và mùa khô trùng với mùa lạnh bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau.

Theo tài liệu quan trắc ở trạm khí tượng Láng - Hà Nội cho thấy có các đặc điểm như

sau.

Theo kết quả hàng năm tổng hợp trong thời kỳ 2001 - 2010 ở hình 3 cho thấy,

lượng mưa nhỏ nhất là 1238 mm năm 2010, lớn nhất là 2267 mm năm 2008, trung bình

1661,7 mm; Lượng bốc hơi hàng năm nhỏ nhất là 832,5 mm năm 2008, lớn nhất là

1120,3 mm năm 2003, trung bình là 952,1 mm. Nhìn chung lượng mưa hàng năm lớn

18

hơn lượng bốc hơi nhưng lại có sự khác nhau trong năm. Vào mùa mưa từ tháng 5 đến

tháng 11, lượng mưa lớn hơn lượng bốc hơi nhiều lần, đó là thời kì dư ẩm, còn về mùa

khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, lượng bốc hơi lại lớn hơn lượng mưa, đó là thời kì

hụt ẩm. Lượng mưa là một trong các nguồn cung cấp chính cho nước dưới đất.

Hình 3: Biểu đồ biểu diễn lượng mưa, bốc hơi hàng năm trạm khí tượng Láng

Các tầng chứa nước ở Hà Nội thường năm nông, thuộc đới trao đổi nước mãnh liệt.

Mực nước dưới đất dao động theo mùa, mùa mưa dâng lên mùa khô hạ xuống, tức là bị

ảnh hưởng rất rõ của đặc điểm khí hậu của vùng. Độ ẩm không khí trung bình hàng năm

đạt hơn 79,32%, độ ẩm cao nhất đạt 99%, độ ẩm thấp nhất đạt 22%; Nhiệt độ trung bình các tháng đạt 24,3oc, có ngày nhiệt độ lên đến 39,6 oc, nhiệt độ thấp nhất đạt 7,6 oC .

2.1.3 Đặc điểm thủy văn

Khu vực nghiên cứu có nhiều sông hồ như: sông Hồng, sông Nhuệ, sông Đáy,

Hồ Tây, đầm Vân Trì và rất nhiều sông hồ lớn nhỏ nằm rải rác trong khu vực. Các

sông và hồ này có quan hệ tương đối chặt chẽ với nước dưới đất đặc biệt là sông Hồng.

Đây là nguồn bổ sung chủ yếu và cũng là miền thoát của nước dưới đất, nghiên cứu

19

mối quan hệ này giúp làm sáng tỏ nguồn hình thành nước dưới đất cũng như mối quan

hệ giữa nước mặt và nước dưới đất thành phố Hà Nội.

Hình 4: Mực nước sông Hồng tại điểm PSH2 thời kỳ 1993 – 2011

(Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc)

- Sông Hồng:

Sông Hồng chảy qua Hà Nội là sự hợp lưu của 3 dòng sông gồm: sông Đà, sông

Lô, sông Thao, ngoài ra còn chịu sự điều tiết của hồ Hoà Bình. Sông Hồng chảy vào

vùng nghiên cứu ở xã Thượng Cát, huyện Từ Liêm đến xã Vạn Phúc, huyện Thanh Trì,

dài khoảng 30km. Chiều rộng của sông thay đổi từ 480m đến 1440m (trạm Hà Nội). Lưu lượng nước lớn nhất năm 1996 đo được 14700m3/s, tốc độ lớn nhất 2,08m/s.

Lượng chất lơ lửng lớn nhất 13200kg/s (14/7/2001). Mực nước lớn nhất vào thời kỳ lũ

12,78m (18/8/2002), mực nước thấp nhất 2,1m vào 12/2/2008, mực nước trung bình cả

thời kỳ 5,47m (1990-2008). Dao động mực nước sông Hồng tại cống Thụy Phương

(PSH2) và cầu Long Biên (PSH3) thể hiện trên hình 4, theo đó khoảng chênh độ cao

giữa 2 trạm đo là khoảng 1m. Về chất lượng, theo kết quả phân tích mẫu nước tại cầu

Long Biên, nước sông có độ pH 7,4, các chỉ tiêu nhiễm bẩn khác đều ở mức cho phép.

20

- Sông Đuống:

Sông Đuống là phân lưu của sông Hồng dài 67km, nối liền hai con sông lớn của

miền Bắc là sông Hồng và sông Thái Bình. Sông Đuống bắt đầu từ làng Xuân Canh

(Đông Anh) và tách ra khỏi sông Hồng từ xã Ngọc Thụy (Gia Lâm), chảy về phía

Đông rồi Đông Nam qua các huyện Thuận Thành, Gia Bình (Bắc Ninh) đổ vào sông

Thái Bình ở Đại Than, gần Phả Lại. Đoạn chảy qua Hà Nội dài 17,5km. Sông còn có

các tên cũ là sông Thiên Đức, sông Đông Ngàn, sông Bắc Giang. Đoạn sông gần Phả

Lại gọi là sông Đại Than.

Do lòng sông rộng và sâu, độ dốc lớn nên hàng năm sông Đuống chuyển một

lượng nước và phù sa rất lớn từ sông Hồng sang sông Thái Bình. Dòng chảy trung bình nhiều năm đo ở trạm Thượng Cát khoảng 915 m3/s, đặc biệt là trận lũ năm 1971 lưu lượng đạt tới 9.150m3/s. Trong mùa kiệt lưu lượng giảm xuống chỉ còn 91,5m3/s. Năm 2010 lưu lượng dòng chảy lớn nhất là 2.900m3/s (ngày 27/VIII) thấp nhất là 311m3/s

(ngày 21/II). Theo tài liệu thuỷ văn mực nước cao nhất năm 2010 là 5,72m (ngày

28/VIII) thấp nhất là 0,14m (ngày 21/II) trung bình là 2,14m.

Do là nhánh của sông Hồng nên sông Đuống có hàm lượng phù sa nhiều, vào mùa mưa trung bình cứ 1m3 nước có 1,0 kg phù sa. Nước của sông Đuống có kiểu

3

4

SO

Cl

8

Bicarbonat Calci, Công thức Kurlov có dạng:

pH

7,7

HCO Ca

82 Na

9 Mg

57

17

16

M0,152

- Sông Nhuệ:

Là chi lưu của sông Hồng, mực nước và lưu lượng phụ thuộc chủ yếu vào sông

Hồng thông qua cống Thụy Phương. Sông rộng trung bình là 15-20m, nhỏ nhất là 13m

ở cầu Noi, lớn nhất là 34m ở cầu Hà Đông. Chiều dày lớp nước trong sông mùa khô

trung bình 1,52m, lớn nhất là 3,46m. Lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất về mùa khô là

21

4,08 đến 17,44 m3/s. Chiều dày lớp bùn càng xa thượng lưu càng dày (cầu Noi 0,48m;

cầu Hà Đông 0,87m). Thành phần bùn chủ yếu là bột sét, hệ số thấm của lớp bùn từ

0,012 m/ngày ở cầu Hà Đông đến 0,0149 m/ngày ở cầu Noi.

M

pH

147,0

75,7

3 HCO 73 Na

Cl 23 Mg

Ca

43

22

22

Nước sông nhạt có kiểu bicarbonat canxi với công thức Kurlov có dạng:

Hồ, đầm:

Hà Nội có hàng trăm hồ lớn nhỏ như hồ Tây, hồ Bảy Mẫu, hồ Hoàn Kiếm, hồ

Thuyền Quang, hồ Văn Chương, hồ Giảng Võ, hồ Thủ Lệ… như thống kê ở bảng 1

dưới đây và nhiều hồ nhỏ khác nhưng nay hồ đã bị lấp nhiều vì đô thị hoá.

Theo các kết quả nghiên cứu cho thấy, nhìn chung mực nước các sông và hồ

những năm gần đây đều có dấu hiệu suy giảm, nguyên nhân là do thời tiết khô hạn

kéo dài, sự phát triển đô thị hoá gây cản trở các dòng mặt thậm chí rất nhiều hồ bị

lấp và thu hẹp về diện tích 64,49% và bị ô nhiễm nghiêm trọng từ chất thải sinh

hoạt và công nghiệp.

STT Tên hồ Diện tích hồ, STT Diện tích

1 Hồ Hoàn Kiếm 12,00 11,90 Tên hồ Hồ Thủ Lệ 17

2 Hồ Trúc Bạch 26,00 Hồ Giảng Võ 18 6,00

3 Hồ Bảy Gian 1,00 Hồ Ngọc 19 3,50

4 Hồ Đầm 0,70 Hồ Văn 20 2,80

5 Hồ Thành 6,80 Hồ Giám 21 1,10

6 Hồ Trung Tự 5,00 22 Hồ Linh Quang 3,00

7 Hồ Đống Đa 18,60 Hồ Ba Mẫu 23 4,50

8 Hồ Phương 0,90 Hồ Kim Liên 24 5,00

9 Hồ Phương 0,75 Hồ Nghĩa Đô 25 5,20

10 Hồ Thanh 16,00 Hồ Tân Mai 26 1,10

22

Hồ Thanh 11 2,90 27 Hồ Hố Mẻ 1,30

Hồ Bảy Mẫu 12 23,10 28 Hồ Hào Nam 1,30

Hồ Thuyền 13 5,00 29 Hồ Định Công 17,00

Hồ Hai Bà 14 1,30 30 Hồ Linh Đàm 67,50

Hồ Giáp Bát 15 1,90 31 Hồ Tây 567,00

Hồ Thương 16 2,00 32 Hồ Điều hòa 45,60

867,75 Tổng cộng

Bảng 2: Thống kê các hồ vùng nội thành thành phố Hà Nội

(Nguồn Công ty Thoát nước Hà Nội - 2008)

2.2 Đặc điểm dân cư, kinh tế - xã hội

Sau đợt mở rộng địa giới hành chính gần đây nhất vào tháng 8/2008, kết quả cuộc

điều tra dân số ngày 1 tháng 4 năm 2009 cho thấy dân số Hà Nội ước tính đạt 6.451.909 người , trong đó dân số thành thị là 2.632.087 chiếm 41,1%, và 3.816.750 cư

dân nông thôn chiếm 58,1%. Mật độ dân số trung bình của Hà Nội là 1.979 người/km².

Mật độ dân số cao nhất là ở quận Đống Đa lên tới 35.341 người/km², trong khi đó, ở

những huyện như ngoại thành như Sóc Sơn, Ba Vì, Mỹ Đức, mật độ dưới 1.000

người/km². Diện tích và dân số chi tiết của từng quận, huyện thuộc khu vực nghiên cứu

được chỉ rõ trong bảng thống kê dưới đây :

Diện tích Dân số Tên Quận/Huyện (km²) (nghìn người)

225.91 Quận Ba Đình 9.22

147.334 Quận Hoàn Kiếm 5.29

130.639 Quận Tây Hồ 24

225.643 Quận Cầu Giấy 12.04

23

Quận Đống Đa 9.96 370.117

Quận Hai Bà Trưng 9.6 295.726

Quận Thanh Xuân 9.11 223.694

Huyện Đông Anh 182.3 333.337

Huyện Gia Lâm 114 229.735

Huyện Thanh Trì 68.22 198.706

Huyện Từ Liêm 75.32 392.558

Bảng 3: Dân số và diện tích các quận/ huyện khu vực nghiên cứu

(Nguồn : Niên giám thống kê Hà Nội năm 2009)

Về mặt kinh tế của thủ đô nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng đã phát

triển nhanh và khá toàn diện: cơ cấu kinh tế công nghiệp - dịch vụ - nông nghiệp hình

thành rõ rệt và đang chuyển dịch sang dịch vụ - công nghiệp - nông nghiệp theo hướng

hiện đại hoá. Năm 2007, GDP bình quân đầu người của toàn thành phố Hà Nội lên tới

31,8 triệu đồng, trong khi con số của cả Việt Nam là 13,4 triệu. Hà Nội là một trong

những địa phương nhận được đầu tư trực tiếp từ nước ngoài nhiều nhất, với 1.681,2

triệu USD và 290 dự án. Thành phố cũng là địa điểm của 1.600 văn phòng đại diện

nước ngoài, 14 khu công nghiệp cùng 1,6 vạn cơ sở sản xuất công nghiệp.. Bên cạnh

những công ty nhà nước, các doanh nghiệp tư nhân cũng đóng vai trò quan trọng trong

nền kinh tế Hà Nội. Năm 2003, với gần 300.000 lao động, các doanh nghiệp tư nhân đã

đóng góp 77% giá trị sản xuất công nghiệp của thành phố. Ngoài ra, 15.500 hộ sản xuất

công nghiệp cũng thu hút gần 500.000 lao động. Tổng cộng, các doanh nghiệp tư nhân

đã đóng góp 22% tổng đầu tư xã hội, hơn 20% GDP, 22% ngân sách thành phố và 10%

kim ngạch xuất khẩu của Hà Nội. Tuy vậy, đi đôi với sự phát triển kinh tế, những khu

công nghiệp này đang khiến Hà Nội phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc

24

biệt là ô nhiễm nguồn nước. Tìm hướng giải quyết cho vấn đề này đang là thách thức

của chính quyền thành phố trong những năm trở lại đây.

2.3 Đặc điểm địa chất – địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu

2.3.1 Đặc điểm địa chất

Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là nước lỗ hổng nằm trong các trầm tích Đệ

tứ. Vì vậy, mục này sẽ trình bày chi tiết các đặc điểm của các hệ tầng trầm tích Đệ tứ.

Theo GS. TS Trần Nghi, TS Ngô Quang Toàn và một số nhà nghiên cứu khác, trong

khu vực Hà Nội, trầm tích Đệ tứ bao hồm các hệ tầng : Lệ Chi, Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải

Hưng và Thái Bình.

1lc)bao gồm các trầm tích sông tuổi pleistocen sớm

Hệ tầng Lệ Chi Hệ (Q1

được hình thành trong khoảng thời gian từ đầu Đệ tứ đến khoảng 700.000 năm cách

ngày này. Hệ tầng Lệ Chi không lộ ra trên mặt, chỉ gặp trong các lỗ khoan, ở độ sâu từ

45 đến 80m, chiều dày thay đổi từ 2,5 đến 24,5m. Thành phần thạch học của hệ tầng

Lệ Chi bao gồm: cuội (thạch anh, silic, đá hoa), sỏi, cát, bột, sét màu xám nâu.

2-3hn) hình thành từ trầm tích sông lũ và sông, tuổi

Hệ tầng Hà Nội (Q1

Pleistocen giữa-muộn, phân bố từ ven rìa gò đồi Ba Vì, Sóc Sơn và trải rộng xuống

vùng đồng bằng. Trầm tích sông - lũ phân bố dưới dạng thềm bậc 2 ở vùng Xuân Mai,

Thạch Thất, Hòa Lạc, Ba Vì, Đa Phúc, Kim Anh, Minh Trì và một vài nơi khác. Thành

phần vật chất của trầm tích sông lũ gồm phần dưới là cuội tảng, cuội, sỏi, sạn hốn độn,

phần trên là các bột ít sét màu vàng gạch. Nhiều nơi ở ven các gò đồi, phần trên của

trầm tích bị phong hóa mạnh tạo tầng đá ong non. Trầm tích sông gặp ở hầu hết các lỗ

khoan ở vùng đồng bằng, với chiều dày thay đổi từ 9,9 đến 34m. Thành phần vật liệu

của trầm tích gồm cuội, sỏi, sạn, cát, bột sét màu xám vàng, loang lỗ.Đây có thể coi là

đối tượng chứa nước ngầm chính của thành phố Hà Nội. Về quan hệ, hệ tầng Hà Nội

nằm phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Lệ Chi và các đá cổ hơn, phía trên bị các trầm tích

hệ tầng Vĩnh Phúc phủ bất chỉnh hợp lên.

25

Hình 5: Cột địa tầng trầm tích và các đơn vị địa chất thủy văn

3vp) có tuổi Pleistocen muộn, tồn tại dưới dạng thềm

Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1

bậc 1 (vùng lộ ra trên mặt), phân bố rộng ở Sóc Sơn, Đông Anh, Thạch Thất, Quốc

26

Oai, Chương Mỹ, Xuân Mai và Cổ Nhuế. Chúng phân bố ở độ cao tuyệt đối 8-20m;

còn ở vùng đồng bằng, mạn từ Nam Đông Anh, Nam Cổ Nhuế đổ về phía nam chỉ gặp

trong các lỗ khoan từ độ sâu 2-26,5m. Trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc có các nguồn

gốc sông, sông-hồ-đầm lầy và sông biển.Thành phần vật liệu trầm tích sông bao gồm

sỏi, cát, sạn thạch anh, bột, sét; cấu tạo phân lớp xiên chéo.Bề mặt trầm tích bị laterit

hóa có màu loang lổ vàng xám, nâu đỏ rất đặc trưng.Trầm tích sông-hồ-đầm lầy phần

bố hạn chế và gồm có bột, sét màu xám, sét xám đen, sét kaolin xám trắng chứa di tích

thực vật tuổi Pleistocen muộn.Thành phần thạch học của trầm tích sông biển gồm sét

bột lấn ít cát màu xám, bề mặt bị phong hóa có màu loang lỗ.

Hệ tầng Hải Hưng (Q2

1-2hh) gồm hai tập chính. Tập 1 gồm các thành tạo 1-2hh) gồm các trầm tích nguồn gốc

1-2hh) và tập 2(mQ2

nguồn gốc hồ,đầm lầy(lbQ2

1-2hh) không lộ ra trên mặt mà nằm dưới độ sâu

biển.

Các trầm tích hồ,đầm lầy (lbQ2

khoảng 1.5 đến 20m,bề dày trung bình là khoảng 13.5m. Các trầm tích hệ tầng Hải

Hưng được hình thành trong khoảng thời gian 10.000 - 4.000 năm cách ngày

nay.Trong khoảng thời gian này, đồng bằng Bắc Bộ, trong đó có diện tích thành phố

Hà Nội chịu ảnh hưởng của đợt biển tiến Flandrian.Trầm tích hồ - đầm lầy được hình

thành vào thời kỳ trước biển tiến Flandrian nằm phía dưới với các vật liệu sét bột màu

xám sẫm, xám đen chứa di tích thực vật, than bùn dạng thấu kính.Lớp này có pH biến

đổi từ 4,5 đến 6,5 và mang đặc tính của môi trường axit và khử. Phía dưới của tập là

bột sét,bùn lẫn mùn thực vật chưa phân hủy hết,màu xám chứa nhiều tảo nước

1-2hh) thuộc tướng vũng vịnh, có chiều dày dao động

ngọt,lợ,mặn rất phổ biến trong khu vực nội thành Hà Nội.

Các lớp trầm tích biển (mQ2

từ 0.4 – 4m,trung bình là 1.5m. Thành phần thạch học của chúng chủ yếu sét, sét bột

lẫn ít cát mịn, màu xám xanh, xám vàng rất dẻo và mịn. Tổ hợp khoáng vật sét phổ

biến là: hydromica, kaolinit, mônmorilonit, clorit.

27

Bảng 4: Bề dày lớp bùn hệ tầng Hải Hưng ở một số khu vực

Chiều dày (m) TT Khu vực Nhỏ nhất Lớn nhất

1 Xuân Phương-Nhổn 1,5 11,8

2 Mai Dịch 0,7 14,5

3 Ngọc Hà-Đội Cấn 0,7 15,2

4 Giảng Võ-Thành Công 8,4 16,7

5 Ngã Tư Sở-Ngã Tư Vọng 0,7 15,9

6 Hồ Hoàn Kiếm 2,3 10,5

7 Giáp Bát-Đuôi Cá 1,1 14,5

8 Pháp Vân 5,0 19,3

9 Văn Điển 0,5 11,1

10 Hạ Đình-Triều Khúc 6,0 12,0

11 Hà Đông 2,5 8,0

Nguồn: Vũ Nhật Thắng và nnk, 2003

3tb) bao gồm các trầm tích hiện đại, được thành tạo sau

Hệ tầng Thái Bình (Q2

khi biển lùi.Trầm tích của hệ tầng thuộc các tướng bãi bồi trong đê, ngoài đê và hồ -

đầm lầy với thành phần thạch học bao gồm cát, bột, sét, cuội, sỏi, sạn.

2.3.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

Đặc điểm địa chất nổi bật của vùng nghiên cứu là có nhiều tầng chứa nước

nhưng đóng vai trò quan trọng nhất là các tầng chứa nước trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ

28

phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu với bề dày khá lớn. Các tầng chứa nước

khe nứt phân bố hẹp hơn và đóng vai trò thứ yếu trong cung cấp nước

Các tầng chứa nước lỗ hổng

Tầng chứa nước Holocen (qh)

2);

Tầng chứa nước này lộ ra trên bề mặt và phân bố rộng rãi từ sông Hồng, sông

tb1) có chiều dày từ rất nhỏ đến 10m, đất đá có

Đuống về phía nam, ở phía bắc chỉ phân bố thành dải hẹp dọc theo sông Cầu, sông Cà Lồ với chiều dày nhỏ. Tổng diện tích khoảng 530km2. Thành phần thạch học thường có hai tập. Tập trên phân bố không liên tục gồm sét pha thuộc hệ tầng Hải Hưng (Q21 phần trên của hệ tầng Thái Bình (Q2-3

tính thấm yếu với hệ số thấm từ 0,0036 đến 0,065; trung bình 0,023m/ng; tập dưới là

cát các hạt khác nhau lẫn sạn sỏi, chiều dày trung bình ở vùng bắc sông Hồng, sông

Đuống là 9,2m; Gia Lâm là 10,1m và nam sông Hồng là 13,3m, chứa nước tốt. Hệ số

dẫn (km) của đất đá chứa nước từ 20 đến 800m2/ngày, hệ số nhả nước trọng lực (µ)

thay đổi từ 0,01 đến 0,17. Tỷ lưu lượng (q) các lỗ khoan thí nghiệm từ rất nhỏ đến

4,5l/sm, đánh giá chung tầng chứa nước vào loại giàu nước trung bình.

Nguồn cung cấp cho tầng là nước mưa, nước tưới, riêng dải ven sông do có

quan hệ chặt chẽ nên nước sông là nguồn cung cấp chính (về mùa lũ), thoát ra các sông

(về mùa khô), bốc hơi và cung cấp các tầng chứa nước nằm dưới. Ở vùng ven sông

Hồng, sông Đuống và một số nơi khác do tầng cách nước bên dưới bị vát mỏng hoặc

vắng mặt hoàn toàn nên tầng chứa nước qh nằm trực tiếp lên tầng chứa nước qp bên

dưới nên chúng có quan hệ thủy lực chặt chẽ với nhau.

Tầng chứa nước Pleistocen (qp)

Tầng chứa nước này chỉ lộ thành các khoảnh thung lũng hoặc ven rìa vùng vùng

núi thuộc huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Thạch Thất, Quốc Oai, Chương Mỹ… có chiều dày

29

rất nhỏ. Phần bị phủ hoàn toàn phân bố liên tục từ Nam huyện Sóc Sơn trở xuống, chỉ

gặp trong lỗ khoan độ sâu 2-10m ở phía Bắc sông Hồng, sông Đuống, 5-22m ở Gia

Lâm và 10-35m ở nam Sông Hồng. Tầng chứa nước qp ngăn cách với tầng chứa nước

qh bởi các trầm tích cách nước thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc. Riêng ở dải ven sông Hồng,

sông Đuống do bị bào mòn nên hai tầng chứa nước nằm trực tiếp lên nhau tạo thành

“cửa sổ địa chất thủy văn”; giữa chúng với nhau và với nước sông có quan hệ thủy lực

chăt chẽ.

Tầng chứa nước qp gồm hai lớp. Lớp trên gồm các hạt vừa đến thô lẫn sạn, sỏi

có bề dày trung bình 10-15m.Lớp dưới là cuội lẫn cát sạn đôi nơi lẫn cát sét ở đáy. Phía

Bắc sông Hồng và sông Đuống có bề dày 12-22m, ở Gia Lâm và Nam sông Hồng bề

dày 30-35m. Giữa hai lớp đôi nơi tồn tại các thấu kính mỏng sét pha ngăn cách, còn phần lớn trực tiếp nằm lên nhau. Hệ số dẫn (kM)của lớp trên tù 50 đến 300m2/ng , lớp dưới 260-700 m2/ng ở vùng Sóc Sơn đến 300-1600 m2/ng ở vùng Đông Anh và 1000- 1600 m2/ng ở các vùng còn lại.

Nước dưới đất có áp lực, đôi nơi có áp lực yếu (vùng cửa sổ địa thủy văn). Cột

áp lực (tính từ mái tần chứa nước đến mức nước ổn định) trung bình 9,5m ở Bắc sông

Hồng, sông Đuống, 20m ở Gia Lâm đến 23m ở phía Nam sông Hồng. Cả hai lớp có

chung mực nước áp lực. Mực nuớc thường ổn định ở độ sâu 2-4m cách mặt đất, vùng

ven sông Hòng và sông Đuống về mùa lũ phun cao hơn mặt đất, có chỗ cao hơn mặt đất đến 1,5m. Hệ số nhả nước đàn hồi (µ *) thay đổi từ 0,00004 đến 0.066 và tính trung

bình cho Bắc sông Hồng và sông Đuống là 0,025, Gia Lâm là 0,51, và Nam sông Hồng

là 0,012.

Tầng chứa nước qp ở vùng lộ có chiều dày nhỏ có thể xem như thực tế không có

nước, phần bị phủ rất giàu nước và tương đối đồng nhất. Một số chỗ khoan chỉ thi

nghiệm lớp trên chỉ có tỷ lưu lượng (q) đạt từ 0,3 đến 5l/sm, còn lớp dưới đều lớn hơn

1l/sm; 70% số lỗ khoan thí nghiệm có tỷ lưu lượng lớn hơn 3l/sm.

30

Nguồn cung cấp cho nguồn chứa nước qp chủ yếu là nước sông (về mùa lũ),

nước mưa thấm qua tầng chứa nước qh bên trên, một phần thoát ra sông (về mùa khô),

còn lại cung cấp cho tầng chứa nước bên dưới. Ở Gia Lâm nước thoát còn hình thành

dòng chảy liên tục về phía tây nam.Ngoài ra, sự khác mạnh mẽ nước dưới đất cũng tạo

sự thoát đáng kể của nước dưới đất.

Tầng chứa nước qp có quan hệ thủy lực có quan hệ với nguồn nước mặt, ở vùng

sông Hồng, sông Đuống, hồ Quảng Bá quan hệ này rất chặt chẽ. Tầng chứa ước qp còn

có quan hệ thủy lực rất chặt chẽ với tầng chứa nước qh ở trên và tầng chứa nước

Neogen (n) bên dưới dọc theo vùng sông Hồng, sông Đuống và các vùng cửa số địa

chất thủy văn.

Tầng chứa nước qp có trữ lượng nước lớn nên rất có ý nghĩa trong việc cung cấp

nước sinh hoạt cho thành phố Hà Nội. Hiện nay có gần 150 giếng khoan khai thác do

Công ty kinh doanh nước sạnh Hà Nội quản lý, khai thác với tổng công suất bình quân 420.000m3/ng và 500 giếng khoan khai thác do các công ty kinh doanh, các đơn vị sự nghiệp quả lý với tổng lưu lượng khoảng 150.000m3/ng khai thác vào lớp dưới của

tầng chứa nước, còn lớp trên là đối tượng khai thác nhỏ phục vụ dân vùng ngoại thành.

Các tầng chứa nước khe nứt

Các tầng chứa nước khe nứt có diện phân bố rộng, diện lộ chủ yếu là vùng núi

cao Ba Vì, vùng núi phía tây giáp tỉnh Hoà Bình và các dải đồi chuyển tiếp với độ dốc

nhỏ.

Lượng mưa hàng năm ~1600mm, lớn hơn lượng bốc hơi nhiều.Đất bề mặt thường

có độ thấm nước tốt, nhất là tại những nơi có rừng che phủ có khả năng giữ được hầu

hết lượng mưa rơi, điều tiết dòng chảy và cung cấp tốt cho nước dưới đất.

Đặc điểm chung nhất là độ chứa và dẫn nước của đất đá rất không đều. Độ

khoáng hóa của nước thường nhỏ, chủ yếu là nước nhạt.

31

Nước dưới đất trùng với cấu trúc kiến tạo nhỏ là một quan tâm lớn để cung cấp

nước cho đô thị và các điểm dân cư, nhưng chưa được đầu tư nghiên cứu chi tiết để

hiểu rõ được sự hình thành nước dưới đất và sử dụng chúng một cách hợp lý và hiệu

quả.

Sự hình thành cấu trúc xảy ra trong điều kiện chuyển động kiến tạo lặp đi lặp lại

làm cho các cấu trúc khá đa dạng cá về hình dạng và kích thước.Điều kiện địa chất

thủy văn vì thế rất phức tạp và đa dạng và được xác định bởi đặc điểm cấu tạo thành

phần thạch học của đất đá chứa nước và điều kiện hình thành nước dưới đất. Các cấu

trúc này như là hệ thống thủy động lực gồm các vùng cung cấp, lưu thông và thoát

nước dưới đất có đặc điểm đặc trưng là đóng kín trên bình đồ và kích thước thường

không lớn, bao quanh chúng thường là các đất đá thấm nước kém hơn.

Nhìn chung các tầng chứa nước chính thường trùng với các đá carbonat, cát kết...

xen kẽ với các đá sét sét vôi, bột kết. Các đá carbonat chứa nước thường nứt nẻ mạnh

và phát triển hang hốc. Chiều dày các tầng chứa nước thường từ vài chục đến 100m,

đôi khi lớn hơn.

Độ giầu nước của đất đá phụ thuộc trực tiếp vào thành phần thạch học và mức độ

nứt nẻ.Sự thoát nước chủ yếu là bay hơi nước dưới đất ở các nơi tầng chứa nước xuất

lộ tại nơi chiều sâu thế nằm mực nước gần với bề mặt đất (nhỏ hơn 3,5m), và thoát ra

sông suối.Thường vùng cung cấp và thoát nước phân bố rất gần nhau, có khi trùng

nhau.

Độ giàu nước rất không đều, ngay cả ở đới giầu nước nhất chúng ta cũng quan sát

thấy độ bất đồng nhất của tính thấm cao cả theo diện tích lẫn chiều sâu. Hệ số thấm dao

động trong phạm vi rất rộng, phễu hạ thấp gây nên bởi hút nước thường kéo dài theo

phương kéo dài của đất đá, còn phương vuông góc rất hẹp.

32

Một trong những đặc điểm chủ yếu nữa là trữ lượng tĩnh rất lớn và trữ lượng

động bị hạn chế. Khối lượng nước chủ yếu do sử dụng trữ lượng tĩnh tự nhiên của các

tầng chứa nước.

Sự phục hồi trữ lượng khai thác được thực hiện chủ yếu bằng nước mưa ngấm,

lượng thấm vào của nước mặt, sự chiếm nguồn xuất lộ ra sông suối của rước ngầm và

lượng thấm xuyên từ các tầng lân cận.Để có câu trả lời chính xác cần đầu tư nghiên

cứu chi tiết hơn.

Các thành tạo rất nghèo nước và cách nước trong Đệ tứ

Các thành tạo cách nước Holocen hạ - trung, trầm tích biển, hồ, đầm lầy,

hệ tầng Hải Hưng (Q1-2hh) phân bố rộng rãi chủ yếu ở huyện Gia Lâm và ở phía

Nam, Tây Nam song Hồng thuộc diện tích các huyện Thanh Oai, Thường Tín, Phú

Xuyên, Ứng Hoà, Mỹ Đức…, bao gồm sét, sét bột màu xám xanh, xán tro, xám đen

chứa tàn tích thực vật và thấu kính than bùn có nguồn gốc biển, hồ, đầm lầy, bề dày 1-

14,5m. Hệ số thấm của đất đá rất nhỏ, từ 0,004 đến 0,03m/ngày, nên có thể xếp vào

loại thấm nước rất yếu hoặc không thấm nước.

3vp) có

Các trầm tích cách nước Pleistocen thượng hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1

diện phân bố rộng rãi tương đối liên tục ở vùng phủ song chỉ lộ vài khoảnh nhỏ ven các

chân đồi, còn lại bị phủ hoàn toàn. Chúng là tầng ngăn cách các tầng chứa nước qh ở

bên trên và qp ở bên dưới. Dọc theo sông Hồng, các trầm tích này thường bị bào mòn

hoàn toàn tạo thành các “cửa sổ địa chất thủy văn”, một số nơi khác do bị vát mỏng

cũng có thể tạo thành cửa sổ địa chất thủy văn.

Thành phần đất đá của các trầm tích cách nước này là sét pha màu xám nâu, đôi

chỗ chứa mùn thực vật, phần trên bị phong hoá laterit kết vón có màu loang lổ. Chiều

dày của trầm tích từ rất nhỏ đến 16m.

33

Hệ số thấm của đất đá được xác định bằng đổ nước thí nghiệm ở các hố biến đổi

từ rất nhỏ đến 0,06m/ng, một số lỗ khoan bơm nước cho tỷ lưu lượng (q) từ 0.0002 đến

0.007l/sm cho thấy có thể xếp các thành tạo mô tả vào loại thấm nước yếu, song vẫn có

thể cho nước trên mặt, nước của tầng chứa nước qh ở bên trên thấm qua để cung cấp

cho tầng qp bên dưới.

2.4 Hiện trạng khai thác và xả thải nước dưới đất

2.4.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng nước dưới đất

Ở vùng thành phố Hà Nội hiện nay có 3 hình thức khai thác nước dưới đất: khai

thác tập trung, khai thác đơn lẻ và khai thác cấp nước vùng nông thôn.

2.4.1.1 Hình thức khai thác nước dưới đất tập trung

Có đặc điểm là khai thác với số lượng lớn do các cơ quan chuyên môn (các Công

ty kinh doanh nước sạch) quản lý, cung cấp cho các nhu cầu ăn uống, sinh hoạt và sản

xuất. Đây là hình thức khai thác chủ yếu cung cấp phần lớn nhu cầu nước của thành

phố. Các giếng khai thác được sắp xếp theo các hình dạng khác nhau (chủ yếu là dạng

đường thẳng và diện tích) tập trung ở các khu vực riêng gọi là bãi giếng. Nước khai

thác từ giếng khoan lên là nước thô được dẫn đến nơi xử lý là nhà máy nước. Nước sau

khi xử lý chuyển vào mạng phân phối đến các hộ tiêu dùng.

Hình thức khai thác nước tập trung có lịch sử phát triển lâu dài bắt đầu từ năm

1909, sau đó phát triển mạnh về số lượng bãi giếng, số lượng giếng khoan và lưu lượng

khai thác.

Hiện nay đang khai thác ở trên 200 giếng khoan tập trung ở 15 nhà máy nước lớn và 7 nhà máy nước nhỏ (còn gọi là trạm cấp nước) với tổng công suất 639.000 m3/ngày

như chi tiết thể hiện ở bảng 5 dưới đây.

Việc khai thác tập trung được thực hiện vào tầng chứa nước Pleistocen (qp) theo

kết quả thăm dò đánh giá trữ lượng nước dưới đất. Công tác quản lý nhà nước về tài

34

nguyên nước được tiến hành rất chậm, mặc dù luật tài nguyên nước ra đời có hiệu lực

đã 12 năm, nhưng mãi đến gần đây mới tiến hành làm các thủ tục cấp giấy phép khai

thác, song đến nay mới chỉ cấp giấy phép được 16/22 bãi giếng đạt 72,7%, lưu lượng cấp phép 232.100 m3/ngày, lưu lượng thực tế đang khai thác 340.000 m3/ngày đạt

68.2%.

Bảng 5: Tổng hợp tình hình quản lý khai thác tập trung nước dưới đất

(Nguồn: Cục Quản lý tài nguyên nước)

Lưu lượng, 103 m3/ngày

STT Nhà máy nước Ghi chú Khai thác thực Cấp phép tế

1 Cáo Đỉnh 56,7 56,7

2 Lương Yên 53,5 53,5

3 Mai Dịch 46,3 46,3

4 Nam Dư 58,8 58,8

5 Ngọc Hà 36 36

6 Ngô Sĩ Liên 48 48

7 Thượng Cát 24,7 24,7

8 Tương Mai 20,5 20,5

9 Yên Phụ 98 98

10 Hạ Đình 23,5 23,7

35

Lưu lượng, 103 m3/ngày

STT Nhà máy nước Ghi chú Khai thác thực Cấp phép tế

11 Pháp Văn 24 24

12 Bắc Thăng Long 37

13 Gia Lâm 34

14 Sài Đồng 15 5

15 Hà Đông 26

16 Đồn thủy 9,1 9.1

17 Bạch Mai 5,8 5,8

18 Vân Đồn 5,6

19 Kim Liên 6,4 6,4

20 Lăng Bác 10

21 Khương Trung 6,5

22 Đông Anh 12 12

Cộng 340 232,1

2.4.1.2 Hình thức khai thác đơn lẻ

Tồn tại phổ biến ở vùng thành phố Hà nội. Do mạng lưới cung cấp của thành

phố không đáp ứng được nhu cầu nước cho ăn uống và sinh hoạt, đặc biệt là để sản

36

xuất, các công ty sản xuất kinh doanh, các đơn vị hành chính sự nghiệp hoặc lực lượng

vũ trang …tự khoan để cung cấp nước cho mình. Theo số liệu điều tra chưa đầy đủ của

Liên đoàn Quy hoạch và điều tra Tài nguyên nước Miền Bắc năm 2010 cho thấy: Tất

cả 13 quận, huyện, của khu vực nghiên cứu đều có các giếng khoan khai thác kiểu này,

ít nhất là quận Hoàn Kiếm có 2 giếng khoan, nhiều nhất là huyện Từ Liêm có 148

giếng khoan khai thác.

Toàn khu vực nghiên cứu có 520 giếng khoan khai thác đơn lẻ nước dưới đất,

trong đó chỉ có 25 giếng khai thác, đạt 4,8 % được cấp giấy phép. Hầu hết các chủ hộ

khai thác không lưu trữ tài liệu giếng (hồ sơ giếng khoan khai thác, các kết quả thí

nghiệm thăm dò đánh giá trữ lượng, chất lượng nước dưới đất) không tính toán ghi

chép thời gian khai thác, lưu lượng khai thác, không theo dõi diễn biến động thái nước

dưới đất và các tác động môi trường trong quá trình khai thác,..). Việc khảo sát chủ yếu

là dò hỏi các cán bộ quản lý và công nhân vận hành để xác định áng chừng về thời gian

khai thác, sau đó dựa vào công suất máy bơm để tính toán lưu lượng khai thác bình

quân. Theo cách này đã thống kê được tổng lưu lượng khai thác đơn lẻ nước dưới đất là khoảng 206.102 m3/ngày. Khai thác đơn lẻ nước dưới đất ở thành phố Hà Nội có các

đặc điểm chung là: Tầng chứa nước khai thác chủ yếu là tầng chứa nước pleistocen

(qp), số lượng giếng lớn, song lưu lượng khai thác nhỏ, chế độ khai thác không cố

định, công nhân vận hành không chuyên nghiệp, không theo dõi lưu lượng khai thác,

không quan trắc trong quá trình khai thác, công nghệ xử lý nước ở đại đa số các hộ là

thô sơ.

Khai thác nước nông thôn phát triển chủ yếu ở các huyện ngoại thành cung cấp

cho các hộ gia đình ở nông thôn. Nhân dân vùng nông thôn của thành phố Hà Nội từ xa

xưa thường sử dụng các nguồn nước mưa, nước mặt để ăn uống sinh hoạt. Đầu những

năm 60 phát triển loại hình giếng khơi để khai thác các tầng chứa nước nông. Đến

những năm 80 thì khoan các lỗ khoan đường kính nhỏ và khai thác các tầng chứa nước

37

sâu hơn gọi là giếng khoan kiểu UNICEF. Hiện nay rất phỏ biến loại hình này theo mô

hình “mỗi nhà một giếng”. Những năm gần đây được sự tài trợ của Nhà nước và các tổ

chức Quốc tế đã xuất hiện và phát triển hình thức cung cấp nước tập trung với giếng

khoan đường kính lớn cung cấp cho cả tụ điểm dân cư như thôn, xã, song chưa được

phổ biến. Kết quả điều tra, khảo sát hiện trạng khai thác vùng nông thôn của Liên đoàn

Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc tại 8 quận, huyện trên địa bàn khu

vực nghiên cứu cho thấy, tổng số công trình khai thác nước thuộc hệ thống khai thác

nước nông thôn khoảng 154.553 công trình với lưu lượng khai thác khoảng 43.365 m3/ngày. Ngoài ra có khoảng 40 công trình khai thác tập trung vùng nông thôn, khai thác bình quân 2.000m3/ngày, tổng số 80.000m3/ngày.

Như vậy, tổng lượng khai thác nước dưới đất của cả 3 hình thức hiện nay ở

vùng nghiên cứu khoảng 967.000 m3/ngày.

Hình 6: Phễu hạ thấp mực nước tầng qp khu vực phía Nam sông Hồng tháng 2/2012

38

chØ dÉn

DiÖn tÝch phÔu h¹ thÊp mùc níc:

Lç khoan quan tr¾c m¹ng Hµ Néi

DiÖn tÝch phÔu cã mùc níc nhá h¬n 0(m): 359,31km2

§êng thñy ®¼ng ¸p th¸ng 2/2012 (m)

DiÖn tÝch phÔu cã mùc níc nhá h¬n -8(m) : 177,81km2

S«ng, suèi

DiÖn tÝch phÔu cã mùc níc nhá h¬n -14(m): 101,89km2

Ngày nay, sự gia tăng dân số kéo theo nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng.

Trong khi đó, nguồn cung cấp chính cho các hoạt động nhân sinh, hoạt động sản xuất

chủ yếu là nước dưới đất. Sự xuất hiện của một loạt công trình khai thác mới và sự gia

tăng lưu lượng ở các công trình khai thác lâu năm là nguyên nhân dẫn đến sự hạ thấp

mực nước, tạo nên các phễu hạ thấp ở khu vực nghiên cứu (Hình 6). Mức độ hạ thấp

mực nước đặc biệt nghiêm trọng ở khu vực phía Nam thành phố, nơi hoạt động khai

thác nước diễn ra mạnh mẽ. Theo tính toán của các nhà nghiên cứu, đến tháng 2/2012 diện tích phễu hạ thấp mực nước dưới 0m ước tính khoảng 300km2 bao trùm hầu hết

nội thành và vùng lân cận. Trong phễu hạ thấp lớn có một loạt các phễu hạ thấp nhỏ

39

liên quan đến các bãi giếng như Hạ Đình , Pháp Vân, Mai Dịch, Ngọc Hà… Hạ thấp

mực nước ngầm gây nên sự gia tăng tốc độ thấm cả theo phương từ theo trên xuống và

theo các phương nằm ngang. Đối với các khu vực ven sông, điều này có ảnh hưởng

tích cực, bởi nó lôi cuốn mực nước sông bổ cập cho các tầng chứa nước. Tuy nhiên,

nhìn chung nó đem lại ảnh hưởng xấu bởi sự tăng tốc độ thấm cũng đồng nghĩa với sự

gia tăng mức độ trao đổi hóa học giữa nước dưới đất và các tầng trầm tích, gây nên

hiện tượng nhiễm bẩn hoặc đẩy nhanh tốc độ lan truyền nguồn ô nhiễm. Thực trạng

suy thoái trữ lượng nước dưới đất khu vực nghiên cứu đang đặt ra cho các cấp chính

quyền và ban ngành có liên quan bài toán quy hoạch và khai thác tài nguyên nước hợp

lý để để bảo vệ nguồn nước dưới đất, đảm bảo nguồn nước sinh hoạt cho người dân.

2.4.2 Hiện trạng xả thải

Lượng chất thải xả lớn nhất ở dạng rắn và lỏng. Chất thải rạng lỏng khu vực nội

thành đều theo các cống rãnh đổ ra các sông Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, Kim Ngưu

chảy về phía Nam, qua trạm bơm Yên Sở để đổ ra sông Hồng. Theo tính toán của các

nhà nghiên cứu điều tra, lượng thải lỏng vào các sông kể trên khoảng 500.000 - 600.000 m3/ngày. Nước thải, chưa có công trình xử lý tập trung ngoại trừ các bể tự

hoại ở các khu chung cư, gia đình. Chất thải dạng sinh hoạt và công nghiệp dạng rắn

đều tập trung chôn lấp ở các bãi rác chính. Ngoài các bãi rác đầy đã được đóng cửa từ

thế kỉ trước trong lòng thành phố như Tam Hiệp, Mễ Trì, các bãi rác chính đang hoạt

động với các đặc trưng như thống kê ở bảng 6 dưới đây.

Theo kết quả tổng hợp số liệu điều tra khảo sát ở 81 điểm xả thải cho thấy quy

mô xả nước thải nhìn chung phụ thuộc vào quy mô sử dụng nước. Đối với nước thải

sinh hoạt, quy mô xả thải của mỗi đối tượng xả nước thải chỉ khoảng vài chục đến vài

trăm lít/ngày. Đối với các khu công nghiệp tập trung, quy mô xả nước thải biến đổi từ khoảng vài trăm m3/ngày đến khoảng vài nghìn m3/ngày. Đối với các cơ sở sản xuất

40

phân tán ngoài KCN, quy mô xả nước thải chỉ vài m3/ngày. Đối với các cơ sở y tế, bệnh viện quy mô xả nước thải khoảng vài m3/ngày đến vài chục m3/ngày.

STT Bãi rác Diện tích (ha) Công suất/hiện trạng

1 Kiêu Ky 14 100 tấn/ngày

2 Nam Sơn 83,9 4000 tấn/ngày

3 Xuân Sơn 27 200 tấn/ngày

5 Hữu Bằng 1,5 bãi rác tự phát

6 Chương Mỹ 1 bãi rác tự phát

Bảng 6: Các bãi chôn lấp rác chính ở Hà Nội

(Nguồn: Công ty Môi trường Đô thị Hà Nội)

Nước thải được thu gom hoặc thoát tự nhiên theo lưu vực, tập trung vào các ao,

hồ tự nhiên, kênh thoát hoặc kênh dẫn rồi chảy vào hệ thống sông, suối tự nhiên là

chính. Chỉ có một số ít cơ sở sản xuất, hộ gia đình,... ở gần sông, suối tự nhiên thì nước

thải được xả mang tính độc lập tương đối ra sông, suối tự nhiên.

Hình thức xả nước thải của một số cơ sở sản xuất công nghiệp nhỏ ngoài khu

công nghiệp và các cơ sở chăn nuôi, nằm phân tán, hình thức thoát nước thải cũng

tương tự như thoát nước thải sinh hoạt. Nước thải của loại hình này được thải và thoát

theo hệ thống thoát nước độc lập riêng rồi đổ vào suối, vào sông trên địa bàn thành

phố.

Hình thức xả nước thải của các cơ sở y tế, lượng nước thải cũng không lớn và

nằm phân tán, hình thức xả nước thải cũng tương tự như hình thức xả nước thải sinh

hoạt.

41

Về quản lý, nhìn chung rất yếu kém, chỉ có 7/81 chiếm 8,6% đước cấp phép,

45/81 điểm xả thải được sử lý đạt 55,5%. Chất thải, nhất là các loại chưa xử lý sẽ ành

hưởng rất lớn làm ô nhiễm môi trường trong đó có nước dưới đất.

Loại hình xả thải Quận, Tổng Tình trạng cấp Hiện trạng nước thải

huyện, phép

Có Không Có xử lý Không Công Sinh Y tế

phép phép xử lý nghiệp hoạt

Làng

nghề

1 5 0 3 Ba Đình 6 2 4 3

0 2 0 2 Hoàn Kiếm 2 0 2 0

1 0 0 0 Tây Hồ 1 1 0 1

5 0 0 2 Long Biên 5 0 5 3

2 1 0 1 Cầu Giấy 3 1 2 2

1 5 0 2 Đống Đa 6 0 6 4

7 0 0 4 Hai Bà 7 1 6 3

Trưng

6 1 0 4 Hoàng Mai 7 0 7 3

13 0 0 7 Thanh Xuân 13 0 13 6

4 0 0 2 Đông Anh 4 1 3 2

5 0 0 2 Gia Lâm 5 1 4 3

17 1 0 7 Từ Liêm 18 2 16 11

18 3 0 8 Thanh Trì 21 2 19 13

71 0 Tổng số 81 7 74 45 36 10

Bảng 7: Thống kê các điểm khảo sát xả thải

(Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc)

42

Nhận xét chung : Vùng nghiên cứu được thiên nhiên ưu đãi, các điều kiện địa lý

tự nhiên như địa hình, khí hậu, thủy văn, tạo điều kiện tốt để tàng trữ nguồn tài nguyên

nước dưới đất phong phú, dồi dào có chất lượng tốt đáp ứng được phần lớn nhu cầu về

nước của thành phố Hà Nội. Tuy nhiên, bên cạnh đó khu vực nghiên cứu cũng chịu ảnh

hưởng bất lợi bởi các yếu tố tự nhiên và các yếu tố nhân tạo. Về mặt địa chất, các tầng

đất yếu chứa nhiều vật chất hữu cơ, ảnh hưởng xấu đến chất lượng nguồn nước. Hệ

thống các cửa sổ thủy văn là kênh dẫn lan truyền ô nhiễm từ nước mặt xuống các tầng

nước ngầm. Hiện tượng khai thác nước quá mức và xả thải là nguyên nhân suy thoái

nước dưới đất cả về trữ lượng và chất lượng.

43

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương pháp nghiên cứu

3.1.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa

Bao gồm các công tác nghiên cứu điều tra khảo sát ngoài thực địa, đo đạc, thu

thập số liệu trên địa bàn khu vực cần nghiên cứu. Tiến hành lấy và bảo quản, vận

chuyển các mẫu về phòng thí nghiệm.

Phương pháp lấy mẫu nước

Đối với các mẫu phân tích hàm lượng Amoni và các chỉ tiêu địa hóa khác:

Các mẫu nước dưới đất được lấy tại các giếng quan trắc hàng năm thuộc mạng

lưới quan trắc Hà Nội và quan trắc quốc gia thuộc khu vực nghiên cứu. Sơ đồ các điểm

lấy mẫu được trình bảy ở hình 8. Các yếu tố quan trắc chủ yếu bao gồm : mực nước,

nhiệt độ và các thành phần hóa học của nước dưới đất. Mẫu phân tích được lấy theo hai

mùa : mùa khô (khoảng tháng 2-3) và mùa mưa (tháng 8-9) hàng năm. Thiết bị lấy mẫu

nước trong giếng quan trắc là bơm chìm cao tần đường kính nhỏ SP-1 có công suất 1.5- 3m3/h cùng máy phát điện di động công suất 2.5KW/h.

Quy trình lấy mẫu : Trước khi lấy mẫu, tiến hành bơm bỏ 3 lần cột nước trong lỗ

khoan để lấy được mẫu lưu thông trong tầng chứa nước. Các chỉ tiêu địa hóa môi

trường nước như pH, Eh… được đo trực tiếp tại thực địa bằng các thiết bị phân tích

cầm tay. Các thông số này được ghi chép vào sổ hoặc phiếu mẫu các kết quả đo ở hiện

trường. Mẫu được đựng trong các chai nhựa PE 500ml, trước khi lấy mẫu phải súc chai

2, Cl-, HCO3

3 lần bằng nước mẫu. Lấy mẫu nước tràn chai, không có bọt khí và đậy nắp chặt. Đối với các mẫu phân tích các cation ( Na+, K+, Ca2+, Mg2+,) và kim loại nặng (Al, Sb, Pb,

Hg, Cd, As, Cu, Zn, Fe, Mn, Cr) thì được axit hóa bằng bằng HNO3 đặc tới pH < 2. -) thì không Các mẫu để phân tích các chỉ tiêu thành phần các anion (SO4 được axit hóa. Mẫu được bảo quản trong bình đựng đá lạnh (nhiệt độ từ 00C-40C), theo

44

đúng tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945 - 1995) và sau đó được chuyển về địa điểm

phân tích.

Đối với các mẫu nước được lấy để phân tích chỉ tiêu đồng vị 15N.

Các mẫu nước dưới đất được thu thập tại hai địa điểm lấy mẫu : đó là khu vực bãi

giếng Nam Dư – Thanh Trì và điểm quan trắc P.60- khu vực nhà máy nước Pháp Vân.

Đây là hai điểm có biểu hiện ô nhiễm ở mức độ nặng và nhiều năm trong khu vực

nghiên cứu. Đối với khu vực Nam Dư: các nước được lấy trong hai cụm lỗ khoan DHA

và DHB. Cụm lỗ khoan DHA nằm gần sông Hồng, cách sông Hồng khoảng 200m,

cum lỗ khoan DHB nằm lui về phía Đê sông Hồng, cách cụm lỗ khoan DHA khoảng

500m. Vị trí cụ thể các lỗ khoan được chỉ ra ở hình 7. Một lỗ khoan khác cũng được

tiến hành lấy mẫu ở ngay cạnh điểm quan trắc P.60 – nhà máy nước Pháp Vân. Mẫu

phân tích đồng vị được lấy ở cả hai tầng chứa nước Holocen và Pleistocen theo đúng

tài liệu hướng dẫn của cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tê (IAEA). Mẫu phân tích

đồng vị được lấy vào can 2 lít có cho chất bảo quản là 10ml axit HCl 1M. Mẫu cũng

được lọc qua phin lọc 0.45µm. Nút van được vặn chặt với đệm cao su Teflon có tác

dụng hạn chế sự tiếp xúc của mẫu với không khí. Các mẫu nước được bảo quản trong

thùng xốp bằng đá để nhiệt độ thùng luôn ở mức 4ºC và được đưa về phòng thí nghiệm

ngay khi kết thúc quá trình lấy mẫu.

Phương pháp lấy mẫu trầm tích

Các mẫu trầm tích được lấy ở các lỗ khoan thuộc khu vực bãi giếng Nam Dư và

nhà máy nước Pháp Vân. Tại đây, các lỗ khoan được tiến hành khoan đến độ sâu cần

thiết, ưu tiên ở những vị trí có mặt của vật liệu hữu cơ. Mẫu có khối lượng 2kg được

lấy theo chiều dài ống mẫu, bọc bằng nilon và cố định trong ống nhựa với đường kính

và chiều dài phù hợp. Mẫu được ghi kí hiệu rõ ràng cả về độ sâu và đặc điểm trầm tích

sau đó được chuyển đến phòng thí nghiệm. Mẫu được cất giữ trong tủ đá ở nhiệt độ -

30ºC cho đến khi cần phân tích thành thành phần đồng vị như các chỉ tiêu khác.

45

Hình 7: Vị trí lấy các lỗ khoan trong bãi thí nghiệm Nam Dư

46

Hình 8: Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước dưới đất

47

3.1.2 Phương pháp trong phòng thí nghiệm

- được phân tích lần lượt theo các tiêu

• Phương pháp xác định thông số hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ

+, NO2

-, NO3

Các chỉ tiêu phân tích NH4

chuẩn TCVN 4563:88, TCVN 4561:88 và TCVN 6180:96. Nguyên lý phân tích và

(cid:1)

+ sau

cách thức tiến hành cụ thể như sau:

+: Mẫu nước phân tích hàm lượng NH4

Phương pháp phân tích NH4

khi được chuyển về phòng thí nghiệm cần phải được phân tích ngay nếu không phải cố định bằng 2-4 ml Clorofooc cho 100ml mẫu nước và bảo quản ở 40C nhưng cũng

không được để quá một tuần. Mẫu được phân tích trực tiếp tại phòng thí nghiệm bằng

thuốc thử Netle theo nguyên tắc ammoniac phản ứng với thuốc thử Netle trong môi

trường kiềm tạo phức màu từ vàng đến nâu phụ thuộc vào hàm lượng ammoniac. Để

loại bỏ sự cản trở của sắt trong quá trình phân tích người ta sử dụng muốn xenhet

comlexom. Các hợp chất hữu cơ, ancol, andehit, các amin béo và thơm, các Cloramin

cũng phản ứng được với thuốc thử Netle, do đó khi có mặt chúng nước cần phải chưng

cất amoni trước khi xác định. Nếu nước đục phải xử lý bằng dung dịch kẽm sunfat + 25%. Tiến hành xây dựng đường chuẩn bằng cách sử dụng dung dịch 0,01 mg/ NH4

làm dung dịch chuẩn với các ống nghiệm và các thuốc thử tương ứng được cho bởi

bảng sau:

Bảng 8: Mẫu xây dựng đường chuẩn

48

Sau 10 phút số màu ở trên quang sắc kế ở bước sóng 400 – 500nm, và cuvet có bề

dày 1- 5cm.

Hàm lượng amoni (X) được xác định bằng mg/l khi đo màu trên quang sắc kế,

tiến hành như xây dựng đường chuẩn ở trên theo công thức :

X=

Trong đó : C là hàm lượng ammoniac theo thang mẫu (mg)

- : Các mẫu phân tích được lấy chai thủy tinh và cần

V là thể tích nước lấy để phân tích (ml)

(cid:1) Phương pháp phân tích NO3

được phân tích càng sớm càng tốt, thường là phân tích trong ngày. Hàm lượng nitrat

trong nước được xác định bằng phương pháp trắc phổ dùng sunfosalixylic. Phương

pháp này dựa trên nguyên tắc đo phổ của hợp chất màu vàng được hình thành bởi phản

ứng của axit sunfosalixylic (được hình thành do việc thêm natri salixylat và axit

sunfuric vào mẫu) với nitrat và tiếp theo xử lý với kiềm. Dinatri dihidro

etylendinitrilotetraaxetat (EDTANa) được thêm vào với kiềm để tránh kết tủa các muối

canxi và magie. Natri nitrua được thêm vào để khắc phục sự nhiễu của nitrit. Độ hấp

thu của nitrat trong phần mẫu thử được Ar theo công thức:

Ar = As - Ab

hoặc, khi đã chỉnh độ hấp thu của mẫu thử thì tính theo:

Ar = As - Ab - At

trong cả hai công thức, As, Ab, At liên quan tới mẫu thử, mẫu thử trắng và độ hấp thu

hiệu chỉnh tương ứng.

Đọc khối lượng nitrat, m(N), bằng microgam tương ứng với độ hấp thu Ar từ đồ

thị hiệu chuẩn. Hàm lượng nitrat trong mẫu thử ρN bằng mg/l, tính theo công thức sau:

49

Nm ) ( V

- : tương tự như amoni, nitrit không bền vững nên

trong đó V là thể tích của phần mẫu thử, tính bằng ml.

(cid:1) Phương pháp phân tích NO2

cần được phân tích ngay sau khi lấy mẫu, nếu không phải cố định mẫu ngay bằng cách

cho 1ml dung dịch axit sunfuric đậm đặc hay 2-4 ml Clorofooc trong 1000ml nước.

Nước đục hoặc chứa nhiều chất lơ lửng cản trở xác định. Vì vậy, trước khi phân tích

cần thiết phải lọc. Nước chứa những chất keo phải làm trong alumin hydroxit. Sắt, thủy

ngân, niken, chì, vàng, bạch kim,..cản trở sự xác định do nó làm chất màu bị kết tủa. - Do đó, chúng cần phải được loại bỏ bằng cách pha loãng dung dịch. Hàm lượng NO2

được xác định theo nguyên lý : ở môi trường axit, nitrit kết hợp với axit sunfanilic tạo

thành axit sunfanilic diazonium, chất này kết hợp với α- naphtylamin azobenzen

sunfonic màu hồng đỏ. Các bước phân tích được tiến hành tương tự như phân tích

amoni với bước sóng 200-215nm. Hàm lượng nitrit (X) được xác định bằng mg/l khi

đo màu trên quang sắc kế, được tính toán theo công thức :

X=

Trong đó : C là hàm lượng nitrit theo thang mẫu (mg)

V là thể tích nước lấy để phân tích (ml)

Phương pháp xác định thành phần đồng vị 15N trong mẫu đất và mẫu nước

Hợp chất chứa nitơ trong nước ngầm khu vực Hà nội chủ yếu ở dạng amôni -). Tùy theo nitơ ở dạng nào thì cách xử lý mẫu sẽ khác nhau +) và nitrat (NO3 (NH4 trước khi phân tích tỷ số đồng vị 15N/14N trên khối phổ kế tỷ số đồng vị. Đối với nitơ ở

dạng amôni, phương pháp xử lý mẫu chủ yếu là khuếch tán của amôn (NH3), còn nitơ ở

dạng nitơrát, Mẫu phân tích được xử lý để thu được NH4OH trên filter và filter được

gói vào capsule bạc và mẫu được phân tích trên hệ phổ kế tỉ số đồng vị EA-IRMS.

50

Việc lắp đặt các cột phản ứng và bẫy nước để phân tích 15N/14N đối với khối EA theo

sơ đồ hình 8, 9. Các chất xúc tác được dùng cho các cột phản ứng đều phải là các hoá

R

Std

S

chất đảm bảo tiêu chuẩn PC (Pure for Chromatography). Tỉ số 15N/14N trong mẫu được xác định bằng biểu thức của delta (δ) như sau :

.

1000

=δ

R − R

Std

(‰)

trong đó RS và RStd là tỉ số 15N/14N trong mẫu và mẫu chuẩn. Giá trị mẫu chuẩn quốc tế thường được lấy là nitơ từ không khí có giá trị 0 (‰).

Hình 9: Sơ đồ nhồi bẫy nước

51

Hình 10: Sơ đồ lắp đặt phân tích mẫu rắn

Các phương pháp phân tích khác

Phương pháp chuẩn độ đục (xác định ion Cl-), phương pháp đo độ đục (xác định 2-), phương pháp chuẩn độ trung hòa axit bazơ, phương pháp trắc quang ( xác ion SO4 định K+, Na+), phương pháp hấp thụ nguyên tử AAS (xác định các kim loại nặng như

Cu, Mn, Ni, Cr, As, Zn, Hg, Cd, Pb),…

3.1.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu

Kết quả phân tích hàm lượng các cation và anion chính của nước dưới được đưa

vào phần mềm Excel xử lí và tính toán để xác định các thông số đặc trưng cho đặc

điểm thủy địa hóa môi trường khu vực nghiên cứu như : Các đặc trưng thống kê về

nồng độ thành phần hóa học của nước dưới đất (các giá trị min, max, trung bình,

phương sai và độ lệch chuẩn của mỗi ion), xác định độ tổng khoáng hóa và kiểu hóa

học của nước.

Kết quả phân tích kim loại nặng các mẫu phân tích nước dưới đất trên địa bàn

nghiên cứu được so sánh với QCVN và các tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá mức độ ô

52

nhiễm của các nguyên tố này trong nước dưới đất. Sử dụng Excel vẽ các biểu đồ, đồ thị

thể hiện mức độ ô nhiễm của chúng so với các chỉ tiêu này.

Các kết quả phân tích hàm lượng các hợp chất Nito trong nước dưới đất được

tổng hợp và so sánh với các QCVN để đánh giá mức độ ô nhiễm. Sự thay đổi hàm

lượng các hợp chất Nito hàng năm tại các điểm quan trắc cố định được thể hiện bằng

các đồ thị. Diễn biến hiện trạng ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu được thể hiện bằng các

bản đồ được thực hiện bởi phần mềm Mapinfo và Argis.

Kết quả phân tích tỉ số đồng vị 15N/14N trong nước dưới đất được đối sánh với

giá trị này trong các đối tượng khác nhau : trong trầm tích, trong phân bón vô cơ thực

vật,… và được xét trong mối quan hệ với các điều kiện môi trường địa hóa để luận giải

nguồn gốc và cơ chế ô nhiễm của các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực

nghiên cứu.

Sử dụng phương pháp tính hệ số tương quan xác định quan hệ giữa hàm lượng

Amoni và một số yếu tố khác để luận giải nguồn gốc và cơ chế làm giàu Amoni trong

nước dưới đất khu vực nghiên cứu. Phương pháp này được thực hiện cụ thể như sau:

Giả sử có n quan trắc của hai đại lượng ξ1 và ξ2 với bộ giá trị tương ứng là (x1,

x2,…xn) và (y1, y2,…,yn), khi đó hệ số tương quan rxy của hai giá trị đại lượng đó được

tính theo công thức :

) rxy=

trong đó : = và =

= - và = -

Công thức này có thể biến đổi thành :

53

rxy

Dựa vào giá trị của rxy ta có thể phán đoán được mức độ tương quan giữa hai đại

lượng nghiên cứu.

rxy> 0 : hai đại lượng có mối tương quan thuận chiều, tức là đại lượng này tăng

(hay giảm) thì sẽ kéo theo sự tăng (giảm) của đại lượng kia.

rxy< 0 : hai đại lượng có mỗi tương quan ngược chiều, tức là đại lượng này tăng

(hay giảm) kéo theo sự giảm (hay tăng) của đại lượng kia.

rxy = 0 hai đại lượng không tương quan.

rxy càng lớn thì mối tương quan càng chặt chẽ.

|rxy| = 1 xảy ra khi đại lượng này là hàm tuyến tính của đại lượng kia.

Các số liệu phân tích sau khi tổng hợp, xử lí sẽ được số hóa để thành lập các bản

đồ hiện trạng ô nhiễm và bản đồ chuyên đề bằng cách sử dụng phần mềm Mapinfo và

Argis.

Cơ sở số liệu 3.2

Trong luận văn này nguồn số liệu được lấy từ :

Kết quả phân tích hàm lượng các ion chính, kim loại nặng và các hợp chất Nito từ

niên giám nước dưới đất 2007 – 2012 và đề án “xây dựng cơ sở dữ liệu về nguồn tài

nguyên nước trên địa bàn thành phố Hà Nội mở rộng” do trung tâm điều tra và quy

hoạch tài nguyên nước miền Bắc thực hiện năm 2010.

Kết quả phân tích tỉ số đồng vị 15N/14N trong trầm tích của đề tài “ Sử dụng kĩ

thuật đồng vị để nghiên cứu đánh giá nguồn gốc nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong

nước ngầm Hà Nội” do Viện khoa học và kĩ thuật hạt nhân – Viện khoa học và công

nghệ Việt Nam thực hiện năm 2007.

54

Kết quả phân tích thành phần δ15N trong nước dưới đất và trầm tích của đề tài

“Nguồn gốc và sự phân bố Amoni và Asenic trong các tầng chứa nước đồng bằng Sông

Hồng” do trường Đại học Mỏ Địa Chất thực hiện năm 2008.

55

CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT

KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Nước dưới đất khu vực nghiên cứu có thành phần đa dạng nhưng về cơ bản vẫn 2-, Cl-, Ca 2+, Mg2+, K+, Na+. Ngoài ra,trong nước còn -, SO4 + và SiO2. Do có sự tương tác lâu dài giữa nước và đất đá gồm các ion chính: HCO3 - , NH4 có chứa NO3, NO2

chứa nước nên hàm lượng của các ion chính của nước dưới đất thường có xu hướng

cao hơn hàm lượng của các ion này trong nước bề mặt.

4.1 Thành phần chính của nước dưới đất

4.1.1 Thành phần chính của nước dưới đất tầng Holocen

2-

-

Ca2+ Mg2+ Cl- K+ Na+ SO4 HCO3

Mean(mg/l) 41,61 63,97 20,94 42,28 12,29 356,13 1,19

Median(mg/l) 25,25 64,87 21,28 43,25 5,28 305,10 0,98

SD(mg/l) 44,60 27,60 8,54 34,90 15,70 196,97 1,02

Min(mg/l) 2,92 24,67 4,49 6,20 0,00 109,84 0,08

Max(mg/l) 175,69 130,26 42,26 160,30 73,25 964,12 4,90

Bảng 9: Đặc trưng thống kê nồng độ các TPHH NDĐ khu vực nghiên cứu

Bảng 9 cho thấy các đặc trưng thống kê nồng độ của các cation và anion trong

nước dưới đất tầng Holocen khu vực nghiên cứu.

Trong các cation chính (Na+, Ca2+, Mg2+, K+) Ca 2+ là ion chiếm ưu thế với hàm lượng trung bình của Ca2+ đạt giá trị 63,97 mg/l , tiếp đó Na2+ và Mg2+ với hàm lượng trung bình lần lượt là 41,61mg/l, 20,94 mg/l và nhỏ nhất là cation K+ với hàm lượng

trung bình là là 1,19mg/l . Tuy nhiên, giá trị hàm lượng của chúng lại dao động trong các khoảng rất lớn. Hàm lượng Na+ dao động trong khoảng từ 2,92 mg/l –175,69mg/l; hàm lượng Ca2+ dao động trong khoảng 24,67 mg/l – 130,26 mg/l. Hàm lượng của ion

56

Na+ bao giờ cũng lớn hơn hàm lượng của ion K+ và hàm lượng ion Ca2+ cũng luôn lớn hơn hàm lượng Mg2+.

Trong nước dưới đất vùng nghiên cứu, hàm lượng cation Ca2+ và Mg2+ có mối - trong nước với hệ số tương quan tương

tương quan khá chặt chẽ với hàm lượng HCO3 ứng là R2 = 0,36 và R2 = 0,64

Hình 11: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Mg2+ và Ca2+ trong NDĐ tầng qh

Điều này giải thích rằng nguồn gốc của ion Ca2+ và Mg2+ trong nước dưới đất

được tạo ra từ sự phong hóa hóa học của các loại đá và khoáng vật bởi nước ngầm

-

(1)

chứa axit cacbonic (và các axit khác). Ví dụ như:

Đá vôi : CaCO3 + H2CO3→ Ca2+ + 2HCO3

- Đolomit : [Ca,Mg] + 2H2CO3→ Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3

(2)

2- + 2OH- (3)

Khoáng vật thuộc lớp Alumosilicat:

++ SO4

2CaAl2Si2O8 + H2SO4 + 4 H2O → 2 Al2Si2O5 + 2 Ca2

Canxit và Đolomit là các khoáng vật rất phổ biến trong đất đá, lại là các khoáng

vật kém bền hóa học, dễ bị hòa tan. Mặt khác,kim loại kiềm thổ(trừ Be) là các kim loại

thủy phân yếu,không bị kết tủa hydroxit ở điều kiện pH thấp và trung tính. Do đó hàm lượng Ca2+ và Mg2+ rất phổ biến trong nước dưới đất. Tuy nhiên,ion Ca2+ thường có hàm lượng lớn hơn ion Mg2+ do các đá trầm tích thường chứa nhiều khoáng vật của

57

Canxi hơn Magie, mặt khác khi Mg2+ trong nước đạt một hàm lượng nhất định nào đó

thì nó có thể tạo với axit silicxit hòa tan và các thành phần khác nhiều loại khoáng thứ

sinh như secpentin,các khoáng vật sét (mommorinolit,vecmiculit…)

- + 2 H2SiO3 + 3H2O →H2CO3 + Mg3Si2O3(OH)4 ↓(secpentin) (4)

3Mg2+ + 6 HCO3

Tương tự như vậy, đối với ion Na+ và K+, chúng được hình thành do sự phong

hóa,hòa tan các khoáng vật silicat và Alumosilicat chứa K,Na(chủ yếu là nhóm

fenspat):

- + 2SiO2(5)

Na(K)AlSi3O8 + 3 H2O→Al2 Si2O5(OH)4 + 2Na +(K+ ) + 2HSiO3

Trong nước dưới đất, hàm lượng Na + thường lớn hơn hàm lượng K+ vì K+ tham

gia vào chu trình thực vật mạnh hơn và bị keo mùn hấp thụ. Mặt khác, trong môi trường nước, K+ còn phản ứng với axit silicxit hòa tan để tạo thành khoáng vật sét thứ

- chiếm ưu thế với

sinh.

2-, HCO3

- ), hàm lượng HCO3

Trong các anion chính (Cl-, SO4

SO4

giá trị trung bình đạt 356.13 mg/l và dao động trong một khoảng khá rộng từ 109.84mg/l – 964.12 mg/l. Hàm lượng trung bình của Cl- đạt 42.28 mg/l và hàm lượng 2- có giá trị thấp nhất với là 12.29 mg/l. Điều này được giải thích bởi nguồn gốc của - còn được làm giàu ion này trong nước theo phương trình (1) (2). Mặt khác, ion HCO3

bởi sự bổ cập nước của nước mặt cho nước ngầm khi nước mặt chảy qua lớp thổ

nhưỡng được làm giàu CO2.

4.1.2 Thành phần chính của nước dưới đất tầng Pleistocen

Nước dưới đất tầng Pleistocen có thành phần và tỉ lệ về mặt hàm lượng giữa các

ion trong nước tương tự như nước dưới đất trong tầng Holocen. Cụ thể như sau:

2-

Cation: Ca2+ > Na+ > Mg2+ > K+

- > Cl- > SO4

Anion: HCO3

58

Các thông số thống kê của hàm lượng các ion như: giá trị trung bình, trung vị,

độ lệch chuẩn, giá trị lớn nhất, nhỏ nhất được trình bày cụ thể ở bảng 10 sau đây

2-

-

Na+ Ca2+ Mg2+ Cl- K+ SO4 HCO3

Mean(mg/l) 29,84 34,68 12,68 18,15 5,77 233,09 1,61

Median(mg/l) 29,90 24,93 10,31 11,26 1,50 177,88 1,21

SD(mg/l) 15,50 37,70 8,03 18,13 13,11 143,84 1,36

Min(mg/l) 3,50 8,52 4,10 0,40 0,00 6,40 0,16

Max(mg/l) 66,00 189,38 38,12 70,01 58,84 700,51 6,10

Bảng 10: Đặc trưng thống kê nồng độ các TPHH NDĐ tầng qp

Cũng như nước dưới đất tầng Holocen, trong thành phần hóa học nước dưới đất tầng Pleistocen, cation Ca2+ chiếm ưu thế trong các cation chính với hàm lượng dao

1,61 mg/l. Trong các anion, HCO3

động trong khoảng từ 8,52 mg/l – 189,38mg/l ,trung bình đạt 34,68 mg/l, sau đó lần lượt là cation Na+, Mg2+ và K+ với hàm lượng trung bình là 29,84 mg/l, 12,68 mg/l và - có hàm lượng lớn nhất với giá trị trung bình là 2- nhỏ nhất với hàm lượng trung bình 5,77/l, hàm lượng anion Cl- 233.09mg/l và SO4

trong nước trung bình đạt 18,15 mg/l. Đặc điểm này đã phản ánh nguồn gốc lục địa của

nước dưới đất khu vực nghiên cứu.

Nước dưới đất tầng Pleistocen có hàm lượng các ion thấp hơn so với nước trong

tầng Holocen (Hình 11) . Điều này được giải thích bởi sự bổ sung mạnh mẽ và thường

xuyên hàm lượng các ion từ nước mặt đối với nước dưới đất tầng Holocen.

59

Hình 11: Tương quan thành phần các ion chính trong NDĐ tầng Holocen và Pleistocen

4.2 Thành phần các nguyên tố vi lượng

4.2.1 Thành phần nguyên tố vi lượng trong tầng chứa nước qh

Kết quả phân tích các kim loại nặng trong nước dưới đất tầng Holocen năm 2012

được cho bởi bảng sau:

Fe Mn As

Mean (mg/l) 14,83 0,62 0,03

Median (mg/l) 12,76 0,46 0,02

Min (mg/l) 0,14 0,03 0,00

Max (mg/l) 65,96 3,06 0,19

QCVN 09:2008(mg/l) 5 0,50 0,05

Số mẫu phân tích 106 106 106

Số mẫu nhiễm bẩn 80 48 19

% số mẫu ô nhiễm 75,47 45,28 17,92

Bảng 12: Kết quả phân tích các nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Holocen

60

Trong các kim loại nặng được phân tích, sắt là nguyên tố có biểu hiện mức độ ô

nhiễm phổ biến với 75,47% số mẫu phân tích vượt quá giới han tiêu chuẩn cho phép.

Hàm lượng Fe trong các mẫu nước trong tầng này dao động trong khoảng rộng, từ 0.14

mg/l – 65,96 mg/l, trung bình đạt 14,83 mg/l, gấp 2,97 lần giá trị quy chuẩn. Tương tự

như sắt, mangan cũng là kim loại thể hiện sự ô nhiễm khá phổ biến trong các kết quả

phân tích nước dưới đất thu được với 45,28% số mẫu bị ô nhiễm theo QCVN

09:2008/BTNMT. Hàm lượng Mn dao động trong khoảng từ 0,03 mg/l – 3,06 mg/l ,

trung bình đạt 0,62 mg/l. Đối với chỉ tiêu As, Giá trị trung bình của As trong các mẫu

nước dưới đất khu vực nghiên cứu thay đổi trong khoảng 0 mg/l – 0,19mg/l, trung bình

là 0,03 mg/l. Kết quả tính toán cho thấy, 17,92% số mẫu nước thu được vượt qua giá trị

giới hạn cho phép theo QCVN 09:2008/BTNMT là 0,05 mg/l. Tuy nhiên, theo QCVN

01:2009 BYT, với giá trị As giới hạn là 0.01mg/l thì có 60,38% số mẫu phân tích bị ô

nhiễm. As là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, nhưng ở hàm lượng cao thì

lại gây ra những tác hại vô cùng nghiêm trọng và lâu dài cho sức khỏe con người. Thực

trạng ô nhiễm Asen phổ biến ở một loạt các mẫu nước dưới đất trong khu vực nghiên

cứu đã nêu ở trên đã và đang đặt ra yêu cầu về các giải pháp xử lý và giảm thiểu ô

nhiễm As trong nước ngầm để đảm bảo sức khỏe cho người dân.

4.2.2 Thành phần các nguyên tố vi lượng trong tầng chứa nước Pleistocen

Nước dưới đất tầng Pleistocen cũng thể hiện sự ô nhiễm phổ biến ở cả ba nguyên

tố vi lượng Fe, Mn và As trong các mẫu phân tích tương tự như nước dưới đất tầng

Holocen. Tuy nhiên, khoảng biến thiên về hàm lương của các nguyên tố hẹp hơn, giá

trị trung bình hàm lượng cũng thấp hơn. Hàm lượng Fe thay đổi trong khoảng từ 0.06

mg/l – 47,54 mg/l, trung bình đạt 10,88 mg/l. Hàm lượng Mn dao động trong khoảng

0,02 mg/l – 5,93 mg/l, trung bình là 0,58 mg/l. Hàm lượng As biến đổi từ 0 mg/l – 0,26

mg/l, trung bình là 0,028 mg/l. Kết quả phân tích trên 138 mẫu nước thu được, theo

QCVN 09:2008/BTNMT tỉ lệ ô nhiễm của các nguyên tố Fe, Mn và As lần lượt là

61

68,84 %, 36,96 % và 18,12 % (Bảng 13). Đặc biệt, với nguyên tố As, với giá trị giới

hạn là 0.01 mg/l theo QCVN 01:2009 BYT thì mức độ ô nhiễm của nước dưới đất tầng

Pleistocen khu vực này là 50%.

Fe Mn As

Mean (mg/l) 10,88 0,58 0,028

Median (mg/l) 9,55 0,38 0,01

Min (mg/l) 0,06 0,02 0,00

Max (mg/l) 47,54 5,93 0,26

0,50 0,05 QCVN 09:2008(mg/l) 5,00

Số mẫu phân tích 138,0 138,0 138,0

Số mẫu nhiễm bẩn 95,0 51,0 25,0

% số mẫu ô nhiễm % 68,84 36,96 18,12

Bảng 13: Kết quả phân tích các nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Pleistocen

4.3 Độ tổng khoáng hóa

Hình 12 : Đồ thị biểu diễn các tham số thống kê hàm lượng TDS NDĐ tầng Holocen và Pleistocen

Nước dưới đất tầng Pleistocen chủ yếu là nước nhạt với độ tổng khoáng hóa dao

động trong khoảng từ 98 mg/l đến 722mg/l, trung bình là 270,3 mg/l. Trong khi đó,

62

dưới sự bổ cập nước mạnh mẽ của nước mặt và các nguồn cung cấp nước khác, nước

dưới đất trong tầng Holocen có độ tổng khoáng hóa cao hơn trong tầng Pleistocen với

hàm lượng dao động trong khoảng từ 104 mg/l đến 970 mg/l, trung bình đạt khoảng

423,5 mg/l. Nước ở tầng này chủ yếu cũng là nước nhạt. Nhìn chung, ở hai tầng chứa

nước quan trọng này, chỉ tiêu TDS của nước đáp ứng phù hợp cho việc ăn uống và sinh

hoạt của người dân.

4.4 Kiểu hóa học của nước dưới đất

Kiểu hóa học của nước dưới đất được xác định bằng công thức Kurlov

- trong thành phần hóa học

4.4.1 Kiểu hóa học của nước tầng Holocen

Với sự chiếm ưu thế của cation Ca2+ và anion HCO3

của nước, theo công thức Kurlov, nước trong tầng Holocen là kiểu nước Bicacbonat

Canxi, Bicacbonat Canxi-Magie chiếm 85 % trong tổng số các mẫu nước. Công thức

loại hình hóa học của nước tại điểm các điểm khảo sát trong khu vực nghiên cứu như

sau:

Tại điểm Q33a Đông Anh: M0,39 pH7,2

Tại điểm Q64 ở quận Đống Đa : M0,7 pH7,0

Tại điểm Q60a Thanh Trì : M0,27 pH7,7

Một số điểm trong khu vực nghiên cứu còn tồn tại các kiểu nước như

bicacbonat –Natri, Bicacbonat Natri - Canxi chiếm 15% tổng số mẫu phân tích, tập

trung chủ yếu ở quận Hoàng Mai. Công thức loại nước này trên các mẫu phân tích thu

được trong khu vực như sau:

Tại điểm Q65 ở Hoàng Mai : M0,97 pH7,4

63

4.4.2 Kiểu hóa học của nước tầng Pleistocen

Nước dưới đất trong tầng Pleitocen khu vực nghiên cứu có kiểu hóa học phổ

biến là Bicacbonat Canxi, Bicacbonat Canxi-Magie. Loại hình này chiếm 70% số mẫu

nước phân tích. Một trong những mẫu nước thể hiện rõ loại hình hóa học này được

biểu diễn bởi công thức Kurlov như sau:

M0,2 pH8,0

Mẫu Q.67a – Quận Tây Hồ- Hà Nội)

(Mẫu Q.58 – Quận Cầu Giấy – Hà Nội)

M0,18 pH7,3

M0,1 pH8,19

(Mẫu Q.120 – huyện Đông Anh – Hà Nội)

Ngoài các kiểu nước phổ biến như trên, trong khu vực nghiên cứu còn có một số

kiểu nước khác như Bicacbonat Natri, Bicacbonat Natri – Canxi và Bicacbonat

Magie. Công thức hóa học của những kiểu nước này được biểu diễn bằng công thức

Kurlov như sau:

Tại điểm Q.66 – Huyện Thanh Trì : M0,35 pH8,1

Tại điểm Q.62a – Huyện Từ Liêm: M0,19 pH7,8

Tại điểm Q.60 – Huyện Thanh Trì : M0,39 pH7,6

Nhận xét chung : Nước dưới đất khu vực nghiên cứu chủ yếu là nước nhạt với độ

tổng khoáng hóa dao động trong khoảng 98 mg/l – 970 mg/l. Độ tổng khoáng hóa trong

64

nước dưới đất tầng qh cao hơn qp. Kiểu hóa học phổ biến của nước dưới đất khu vực

nghiên cứu là Bicacbonat – Canxi và Bicacbonat. Ngoài ra, tại một số điểm cá biệt còn

ghi nhận một số kiểu nước khác như Bicacbonat – Natri hay Bicacbonat – Natri Canxi.

Ô nhiễm các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn và As được ghi nhận trên diện rộng với tỉ

lệ số mẫu nhiễm bẩn cao, phổ biến nhất là ô nhiễm Fe, sau đó lần lượt là là ô nhiễm

Mn và As.

65

CHƯƠNG 5: NGUỒN GỐC VÀ CƠ CHẾ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITO

TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI

5.1 Đánh giá về tình hình ô nhiễm các hợp chất Nito trong NDĐ khu vực Hà

Nội

5.1.1 Những vấn đề chung

5.1.1.1 Khái niệm

Ô nhiễm các hợp chất Nito là sự tăng lên hàm lượng của chúng so với trạng thái

ban đầu hoặc so với thời kì quan trắc trước đó.

Tiến trình ô nhiễm xảy ra theo hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Các hợp chất Nito tăng hàm lượng nhưng không vượt quá tiêu

chuẩn cho phép

- Giai đoạn 2: Các hợp chất Nito tăng hàm lượng và vượt quá tiêu chuẩn cho

phép.

5.1.1.2 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn để đánh giá ô nhiễm

Có nhiều tiêu chuẩn, quy chuẩn để đánh giá chất lượng nước ngầm nói chung, và

quy định các giá trị giới hạn cho phép của các hợp chất Nito trong nước dưới đất nói

riêng, trong đó quan trọng nhất phải kể đến các quy chuẩn quốc gia được ban hành bởi

Bộ Tài nguyên và Môi trường và Bộ Y tế mà tác giả thống kê cụ thể trong bảng 14 sau

đây.

+ trong nước ngầm được lấy tiêu chuẩn +. Hàm lượng Nitrit và Nitrat (tính

Theo QCVN 09/BTNMT, hàm lượng NH4

là 0,1mg/l tính theo N, tức là khoảng 0,13 mg NH4

theo N) lần lượt là 1 mg/l và 15 mg/l. Trong khi đó, theo QCVN 01:2009/BYT quy

định hàm lượng các hợp chất Nito trong nước ăn uống được như sau: hàm lượng

Amoni không vượt quá 3 mg/l, hàm lượng Nitrat và Nitrit lần lượt không vượt quá 50

mg/l và 3 mg/l. QCVN 01:2009/BYT cũng đưa ra giới hạn hàm lượng các hợp chất

66

Nito trong nước sinh hoạt giống như với nước ăn uống. Như vậy, chúng ta nhận thấy

rằng có một sự mâu thuẫn giữa các quy chuẩn nói trên, bởi lẽ, theo logic, giá trị giới

hạn của các hợp chất Nito trong nước ăn uống và sinh hoạt phải cao hơn trong nước

ngầm nói chung. Tuy nhiên, quy định trong thực tế thì ngược lại.

QCVN09:2008/BTNMT, QCVN 01:2009/BYT, QCVN 01:2009/BYT,

+

Chỉ tiêu mg/l mg/l mg/l

0.1 tính theo N 3 3 NH4

- NO2

1.0 tính theo N 3 3

- NO3

15 tính theo N 50 50

Bảng 14: Cơ sở đánh giá ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

5.1.1.3 Phân loại các mức độ ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

Ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực nghiên cứu được biết đến

trong nhiều năm song chưa thực sự đánh giá đúng mức độ nghiêm trọng và chưa được

đầu tư nghiên cứu một cách chi tiết, tỉ mỉ và thấu đáo. Cho tới thời điểm này chưa có

một văn bản pháp quy nào quy định chặt chẽ về việc phân loại mức độ ô nhiễm các

hợp chất Nito trong nước dưới đất. Việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các đối tượng

này được đưa ra bởi một số các nhà khoa học nghiên cứu về đối tượng này, trong đó

tiêu biểu là Trần Thị Lan và Nguyễn Văn Đản .

Trần Thị Lan (13) không đưa ra các mức nhiễm bẩn đối với các dạng tồn tại khác

nhau của các hợp chất Nito mà chỉ phân loại nhiễm bẩn Amoni. Theo đó, các mức độ

+ < 0,4mg/l;

nhiễm bẩn Amoni được tác giả đưa ra như sau:

+ : 0,4-1,5mg/l ;

Nước sạch, có hàm lượng NH4

+ : 1,5-3mg/l;

Nước bẩn nhẹ, có hàm lượng NH4

Nước bẩn, có hàm lượng NH4

67

+ : 3- 5mg/l;

+ : >5mg/l.

Nước bẩn nặng, có hàm lượng NH4

Nước rất bẩn nặng, có hàm lượng NH4

Nguyễn Văn Đản (4), khi nghiên cứu nhiễm bẩn các hợp chất Nito vùng Hà

Nội cũng đã đề xuất cách phân chia mức độ nhiễm bẩn của các đối tượng này. Theo đó,

giới hạn hàm lượng của các dạng hợp chất Nito đối với các mức ô nhiễm khác nhau

được liệt kê chi tiết trong bảng 15 sau đây:

Giới hạn hàm lượng theo các mức độ nhiễm bẩn, mg/l Chỉ tiêu

nhiễm bẩn Sạch Bẩn nhẹ Bẩn vừa Bẩn nặng

+

<0,5 0.5 – 3 3– 10 >10 NH4

- NO2

<0,1 0,1 – 0,5 0,5 – 1 >1

- NO3

<5 5 – 10 10 – 50 >50

Bảng 15: Phân loại mức độ nhiễm bẩn nước dưới đất bởi các hợp chất Nito

Hai cách phân loại mức độ nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong nước dưới đất

nêu trên nhìn chung tương tự nhau, tuy nhiên tác giả lựa chọn cách phân chia của

Nguyễn Văn Đản vì đã đề cập đến đầy đủ các hợp chất Nito, hơn nữa điểm xuất phát

lại từ tình hình cụ thể của thành phố Hà Nội. Do đó, tác giả lựa chọn cách phân chia

này để đánh giá và phân loại mức độ ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

trong luận văn.

5.1.2 Đánh giá tình hình ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu

vực Hà Nội

5.1.2.1 Đánh giá chung

Sự nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong nước nưới đất khu vực nghiên cứu được

ghi nhận và theo dõi từ năm 1992 đến nay bởi hệ thống các điểm quan trắc cố định

68

thuộc mạng lưới quan trắc quốc gia và mạng quan trắc Hà Nội. Hằng năm, mẫu được

lấy và phân tích vào mùa mưa ( tháng 8) và mùa khô ( tháng 3), được lưu trữ đầy đủ

trong cơ sở dữ liệu quan trắc.

Theo kết quả “Báo cáo quan trắc quan trắc động thái nước dưới đất vùng Hà Nội

năm 2007” của Nguyễn Thị Hạ giai đoạn 1992 – 2007, ô nhiễm các hợp chất Nito

trong khu vực nghiên cứu được biết đến chủ yếu là ô nhiễm Amoni. Diện ô nhiễm

Amoni trải rộng trên toàn bộ diện tích nghiên cứu, song nghiêm trọng nhất là khu vực

phía thành phố, sau đến khu vực Gia Lâm và cuối cùng là khu vực phía Bắc sông

Hồng. Ô nhiễm Nitrat và Nitrit chỉ được ghi nhận ở một số điểm quan trắc cá biệt và

không đáng kể. Hàm lượng trung bình các năm quan trắccủa Amoni trong tầng qh và

qp luôn cao hơn giới hạn cho phép và có xu hướng tăng theo thời gian.

Trên cơ sở những nghiên cứu giai đoạn 1992 – 2007, tác giả đã tiếp tục tổng hợp

và đánh giá các số liệu phân tích hàm lượng các hợp chất Nito trong giai đoạn từ 2007

– 2012. Các đặc trưng thống kê thể hiện trong bảng 16 dưới đây.

Phân tích số liệu ở bảng trên cho thấy nước dưới đất ở khu vực nghiên cứu bị ô

nhiễm chủ yếu là Amoni với hàm lượng trung bình của tầng qh cao hơn qp đến gần 2

lần (7,28/4,38), số mẫu nhiễm bẩn của tầng qh cũng cao hơn tầng qp ( 42,4 %/35,27%).

Để thể hiện sự ô nhiễn bởi các hợp chất Nito theo diện tích, tác giả đã vẽ các bản

đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni tầng qh và qp năm 2012 cho cả mùa khô và mùa mưa

như thể hiện ở các hình vẽ 13, 14, 15 và 16 dưới đây. Diện tích các khu vực nhiễm bẩn

ở các mức độ khác nhau về mùa khô và mùa mưa thể hiện ở bảng 17.

69

+

- NO3

- NO2

Tầng chứa Đặc trưng thống kê NH4 nước

Mean (mg/l) 7,28 1,68 0,24

Median(mg/l) 2,05 1,49 0,03

Min(mg/l) 0,005 0,001 0,001 qh Max(mg/l) 90,00 18,96 10,19

Số mẫu nhiễm bẩn 307/724 0 0

% nhiễm bẩn 42,4 % 0 0

Mean(mg/l) 4,37 1,48 0,18

Median(mg/l) 1,35 1,46 0,02

Min(mg/l) 0,001 0,001 0,001 qp Max(mg/l) 57,75 8,22 15,39

Số mẫu nhiễm bẩn 345/978 0 10/978

% nhiễm bẩn 35,27% 0 1,02%

Bảng 16: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong nước dưới đất giai đoạn 2007-2012

Phân tích các bản đồ hiện trạng nhiễm bẩn bới Amoni năm 2012 cho thấy các

đặc điểm sau đây. Đối với tầng qh, nhiễm bẩn Amoni xảy ra ở tất cả diện tích phân bố của tầng là 443,8 km2. Vùng nhiễm bẩn Amoni nhẹ với hàm lượng từ 0,5 - 3 mg/l

được ghi nhận tại địa bàn các huyện Từ Liêm, Long Biên, Đông Anh với tổng diện tích nhiễm bẩn trong mùa khô là 82,67 km2 và diện tích nhiễm bẩn trong mùa mưa là 147,8 km2, tương ứng chiếm 19% và 34% diện tích phân bố của tầng. Vùng nhiễm bẩn

Amoni vừa với hàm lượng 3 – 10 mg/l được ghi nhận tại khu vực Cầu Giấy, Đống Đa,

70

Hai Bà Trưng, Tây Hồ… với diện tích nhiễm bẩn trong mùa khô và mùa mưa là 210 km2 và 133 km2, tương ứng chiếm 47% và 30% diện tích phân bố của tầng. Vùng

nhiễm bản Amoni nặng ( >10 mg/l) tập trung ở phía Nam khu vực nghiên cứu, đặc biệt ở các huyện Thanh Trì và Hoàng Mai. Diện tích ô nhiễm tương đối rộng, đạt 151 km2 trong mùa khô và 163km2 trong mùa mưa, tương ứng chiếm 34% và 37% diện tích

phân bố của tầng.

Tầng chứa Mùa Diện tích ô nhiễm theo mức độ (km2)

nước Nhẹ Vừa Nặng

qh 82,67 Khô 210 151

147,8 Mưa 133 163

qp 300 Khô 229 90

332 Mưa 189 99

Bảng 17: Thống kê diện tích ô nhiễm Amoni trong NDĐ khu vực nghiên cứu

Đới với tầng chứa nước qp: nhiễm bẩn Amoni trong nước dưới đất tầng qp phủ

khắp diện tích khu vực nghiên cứu cũng là diện tích phân bố của tầng. Nhiễm bẩn

Amoni ở mức độ nhẹ ( hàm lượng 0,5-3 mg/l) được phát hiện chủ yếu ở khu vực Đông Anh, Từ Liêm, Long Biên …với diện tích ước tính khoảng 300km2 trong mùa khô và 332 km2 trong mùa mưa, tương ứng chiếm 49% và 54% diện tích phân bố của tầng.

Nhiễm bẩn Amoni ở mức độ vừa ( hàm lượng 3-10mg/l) được ghi nhận ở các khu vực Gia Lâm, Long Biên và rải rác ở một số quận nội thành với diện tích 229 km2 và 189 km2 trong lần lượt hai mùa mưa và mùa khô, tương ứng chiếm 37% và 31% diện tích

phân bố của tầng. Nhiễm bẩn Amoni nặng ( hàm lượng >10mg/l) phân bố ở khu vực

phía Nam thuộc quận Hoàng Mai, huyện Thanh Trì, và một số nơi thuộc huyện Từ Liêm với diện tích ô nhiễm đạt 90km2 trong mùa khô và 99 km2 trong mùa mưa, tương

ứng chiếm 14 và 16% diện tích phân bố của tầng.

71

So sánh diện tích ô nhiễm Amoni trong nước dưới đất trong các tầng chứa khác

nhau và theo các mùa khác nhau được thể hiện ở bảng 17. Chúng ta có thể thấy rõ ràng

rằng, trong tầng chứa nước qh, nhiễm bẩn Amoni chủ yếu là ở mức độ vừa và nặng,

trong khi đó, trong tầng chứa nước qp, nhiễm bẩn Amoni ở mức độ nhẹ lại chiếm ưu

thế. Điều đó có nghĩa là ô nhiễm Amoni trong tầng qh nghiêm trọng hơn trong tầng qp.

Trong bản thân mỗi tầng chứa nước, diện ô nhiễm Amoni trong mùa mưa thường cao

hơn mùa khô ở các khu vực có mức độ ô nhiễm nhẹ và nặng, trong khi ở những khu

vực có mức độ ô nhiễm vừa thì ngược lại.

Tóm lại, ở giai đoạn này, trong số các hợp chất Nito, Amoni vẫn là đối tượng

chính gây nhiễm bẩn nước dưới đất. Ô nhiễm Amoni phổ biến trên toàn bộ vùng

nghiên cứu, trong khi ô nhiễm Nitrit và Nitrat chỉ mang tính chất điểm. Hàm lượng

Amoni trong mùa khô thường lớn hơn trong mùa mưa và trong tầng qh lớn hơn tầng

qp. Tuy nhiên, trong cả hai tầng chứa, hàm lượng Amoni có xu hướng tăng dần theo

thời gian.

Hiện trạng nhiễm bẩn bởi Amoni nước dưới đất còn được đánh giá ở các vùng

nhỏ trong diện tích nghiên cứu: vùng Bắc sông Hồng - sông Đuống, vùng Gia Lâm (

vùng kẹp giữa sông Hồng và sông Đuống) và vùng Nam sông Hồng do chúng có mức

độ khai thác nước dưới đất khác nhau, động thái nước dưới đất khác nhau dẫn đến mức

độ nhiễm bẩn bởi Amoni cũng khác nhau.

72

Hình 13: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qh mùa khô 2012

73

Hình 14: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qh mùa mưa 2012

74

Hình 15: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qp mùa khô 2012

75

Hình 16: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm Amoni trong NDĐ tầng qp mùa mưa 2012

76

5.1.2.2 Đánh giá tình hình ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

từng vùng nghiên cứu

Để đánh giá chi tiết tình hình ô nhiễm trong khu vực nghiên cứu, tác giả tiến hành

phân chia khu vực nghiên cứu thành ba vùng nghiên cứu nhỏ ứng với các động thái

nước khác nhau và đánh giá cho từng vùng này.

- Khu vực phía Nam sông Hồng, nơi có sự khai thác nước mạnh mẽ, được xếp

vào vùng động thái phá hủy mạnh.

- Khu vực kẹp giữa sông Đuống và sông Hồng, gọi là vùng Long Biên – Gia Lâm

là vùng động thái bị phá hủy yếu

Khu vực phía Bắc sông Hồng là vùng động thái tự nhiên

1. Khu vực phía Bắc sông Hồng

Hình 17: Biến đổi hàm lượng trung bình Amoni trong NDĐ vùng BSH

Theo nghiên cứu giai đoạn 1994 – 2007 của Nguyễn Thị Hạ (9), biến thiên về

hàm lượng Amoni trong nước dưới đất được thể hiện ở hình 17 trên đây. Nhìn chung,

nước dưới đất khu khu vực bắc sông Hồng trong giai đoạn này bị ô nhiễm nhẹ với hàm

lượng Amoni nhỏ hơn 3 mg/l. Hàm lượng Amoni trong mùa khô thường lớn hơn mùa

77

mưa. Không tìm thấy quy luật phân bố cũng như xu thế biến đổi của hàm lượng Amoni

trong hai tầng qh và qp theo thời gian.

Trong giai đoạn 2007 – 2012, tác giả đã tiến hành tổng hợp các kết quả phân tích

các hợp chất Nito ở hai tầng chưa qh và qp trong vùng nghiên cứu này, tính giá trị bình

quân riêng cho mùa mưa và mùa khô trên tổng số mẫu nghiên cứu và thống kê ở bảng

18 và bảng 19. Theo đó, nhìn chung nước dưới đất khu vực bắc sông Hồng vẫn duy trì

tình trạng ô nhiễm Amoni nhẹ với hàm lượng Amoni trung bình khoảng từ 0.5 – 3mg/l.

Hàm lượng Amoni trong nước tầng qh cao hơn tầng qp tại hầu hết các điểm quan trắc,

và có xu hướng tăng theo thời gian. Theo hai mùa mưa và khô, hàm lượng Amoni có

sự biến đổi mạnh song. Trong tầng qh, hàm lượng Amoni trong mùa mưa có xu hướng

lớn hơn mùa khô, trong khi diễn biến trong tầng qp thì ngược lại. Hình 18 dưới đây mô

tả biến thiên hàm lượng tại điểm ô nhiễm điển hình nhiều năm trong vùng nghiên cứu –

điểm quan trắc P.65 ở xã Hải Bối huyện Đông Anh.

Hình 18: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ tầng qp và qh tại điểm P.65

78

+

-

-

NH4 NO3 NO2 Đặc trưng Mùa Nhiều Năm Nhiều Năm Nhiều Năm thống kê năm 2012 năm 2012 năm 2012

Mean(mg/l) 1,28 2,14 1,73 0,91 0,05 0,04

Median(mg/l) 1,03 1,63 1,68 0,80 0,03 0,04

Min(mg/l) 0,006 0,80 0,007 0,54 0,001 0,001 Khô Max(mg/l) 6,95 6,95 5,71 1,88 0,46 0,11

Số mẫu 7/67 2/11 0/67 0/11 0/67 0/11 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 10,45% 18,18% 0 0 0 0

Mean(mg/l) 1,31 1,38 0,03 0,27 1,42 1,43

Median(mg/l) 0,94 1,30 0,03 0,02 1,51 1,18

Min(mg/l) 0,03 0,50 0,001 0,001 0,001 0,25

Mưa Max(mg/l) 15,6 3,50 6,62 0,05 3,53 3,53

Số mẫu 4/66 0/11 0/66 0/11 1/66 1/11 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 6,06% 0 0 0 1,5% 9,1%

Bảng 18: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qp khu vực Bắc Sông Hồng

79

Bảng 19: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qh khu vực BSH

+

-

-

NH4 NO3 NO2 Đặc trưng Mùa Nhiều Năm Nhiều Năm Nhiều Năm thống kê năm 2012 năm 2012 năm 2012

2,53 Mean(mg/l) 2,65 2,41 1,51 0,1 0,04

Median(mg/l) 1,13 1,43 1,73 0,80 0,03 0,03

Min(mg/l) 0,01 0,1 0,001 0,26 0,001 0,001

Khô Max(mg/l) 20,00 13,35 18,96 8,23 2,26 0,16

Số mẫu 12/70 1/10 0/70 0/10 0/70 0/10 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 17,14% 10% 0 0 0 0

Mean(mg/l) 2,13 1,63 0,06 0,46 1,76 2,3

Median(mg/l) 1,14 1,57 0,04 0,05 1,36 1,72

Min(mg/l) 0,01 0,001 0,001 0,001 0,43 0,25

Mưa 6,65 Max(mg/l) 21,00 13,97 0,19 7,33 7,33

Số mẫu 7/60 1/10 0/60 0/10 2/60 2/10 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 11,67% 10% 0 0 3,33% 20%

2. Khu vực Gia Lâm

Biến thiên hàm lượng Amoni trong nước dưới đất khu vực Gia Lâm giai đoạn

1994 – 2007 được Nguyễn Thị Hạ (9) nghiên cứu thể hiện ở hình 19 sau đây. Hàm

lượng Amoni có những biến đổi phức tạp song trong tầng qh cao hơn tầng qp và thay

đổi chủ yếu trong khoảng từ 3 – 10 mg/l. Hàm lượng Amoni trong mùa mưa cao hơn

mùa khô và có xu hướng tăng theo thời gian. Tuy nhiên, sự gia tăng này thường mang

tính giai đoạn.

80

Hình 19: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ khu vực Gia Lâm

Theo tổng hợp của tác giả, các đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito

trong giai đoạn 2007 – 2012 được chỉ ra ở bảng 20 và bảng 21. Nhìn chung, nước dưới

đất tầng qh và qp khu vực này bị nhiễm bẩn ở mức độ vừa với hàm lượng Amoni chủ

yếu trong khoảng 3-10 mg/l. Giai đoạn 2007 – 2012 chứng kiến sự suy giảm hàm

lượng Amoni trung bình trong cả hai tầng chứa nước qh và qp cũng như tỉ lệ số mẫu

nhiễm bẩn so với giai đoạn 1992 – 2007. Theo báo cáo quan trắc tổng hợp năm 2007

của tác giả Nguyễn Thị Hạ, trong mùa mưa và mùa khô giai đoạn 1992 – 2007, nước

dưới đất tầng qh có 32,5 % và 28,5 % số mẫu nhiễm bẩn; nước dưới đất tầng qp có

26,6% và 27,7 % số mẫu nhiễm bẩn. Trong khi đó, theo tổng hợp của tác giả, giai đoạn

2007 – 2012, tỉ lệ mẫu ô nhiễm trong tầng qh chỉ còn là 21,42 % và 12,77%; tỉ lệ mẫu

ô nhiễm trong tầng qp chỉ còn là 22,2 % và 24,07% lần lượt trong mùa khô và mùa

mưa.

Hàm lượng Amoni nhìn chung có xu hướng tăng theo thời gian trong những năm

nghiên cứu song không liên tục mà mang tính giai đoạn. Như vậy có nghĩa là, mặc dù

so với giai đoạn trước, hàm lượng Amoni ở giai đoạn này có xu hướng giảm, nhưng

đây cũng có thể là điểm bắt đầu cho đợt tăng tiếp theo.

81

Trong giai đoạn 2007 – 2012, hàm lượng Amoni trong tầng chứa nước qh luôn

cao hơn qp và có mức độ biến động theo mùa lớn hơn qp. Hàm lượng Amoni trong

tầng qh vào mùa mưa có xu hướng nhỏ hơn mùa khô. Hình 20 mô tả biến thiên hàm

lượng Amoni trong nước dưới đất tại điểm quan trắc P13 ở phường Gia Thụy quận

Long Biên.

Hình 20: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ tại điểm quan trắc P.13

82

+

-

-

NH4 NO3 NO2 Đặc trưng Mùa Nhiều Năm Nhiều Năm Nhiều Năm thống kê năm 2012 năm 2012 năm 2012

Mean(mg/l) 2,50 3,64 1,54 0,66 0,08 0,04

Median(mg/l) 0,77 1,45 1,35 0,64 0,02 0,01

Min(mg/l) 0,01 0,38 0,01 0,32 0,001 0,001

Khô Max(mg/l) 17,3 12,80 8,22 1,26 8,22 0,19

Số mẫu 14/63 3/9 0 0 0 0 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 22,22% 30% 0 0 0 0

Mean(mg/l) 2,71 2,51 1,42 0,03 0,44 2,49

Median(mg/l) 1,03 0,99 1,62 0,02 0,01 0,73

0,24 Min(mg/l) 0,01 0,001 0,001 0,001 0,25

Mưa 7,40 Max(mg/l) 14,75 6,6 0,09 15,1 15,1

Số mẫu 0 0 13/54 3/9 1/54 1/9 nhiễm bẩn

0 0 % nhiễm bẩn 24,07% 30% 1,85% 11,11%

Bảng 20: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ qp khu vực Gia Lâm

83

+

-

-

NH4 NO3 NO2 Đặc trưng Mùa Nhiều Nhiều Năm Năm Nhiều Năm thống kê năm năm 2012 2012 năm 2012

4,71 Mean(mg/l) 1,8 0,63 5,77 0,06 0,03

Median(mg/l) 1,2 1,45 0,62 1,47 0,02 0,03

Min(mg/l) 0,07 0,01 0,41 1,1 0,001 0,001

Khô Max(mg/l) 35,74 24,10 7,42 0,89 1,38 0,07

Số mẫu 12/56 3/8 0 0 0 0 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 21,42% 37,5% 0 0 0 0

Mean(mg/l) 4,69 1,45 0,18 2,83 0,22 1,04

Median(mg/l) 0,82 1,74 0,02 0,81 0,02 0,74

0,01 Min(mg/l) 0,01 0,001 0,001 0,001 0,25

Mưa Max(mg/l) 39,75 18,30 4,01 1,3 2,56 2,56

Số mẫu 6/47 1/8 0 0 0 0 nhiễm bẩn

% nhiễm bẩn 12,77% 12,5% 0 0 0 0

Bảng 21: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qh khu vực Gia Lâm

3. Khu vực Nam sông Hồng

Biến thiên hàm lượng Amoni trong nước dưới đất khu vực Nam sông Hồng giai

đoạn 1992 – 2007 được Nguyễn Thị Hạ (9) nghiên cứu chỉ ra trong hình 21 sau đây.

Chúng ta có thể thấy, đây là vùng bị ô nhiễm nặng nhất trong khu vực nghiên cứu với

hàm lượng Amoni trong nước dưới đất tầng qp bị ô nhiễm vừa và tầng qh bị ô nhiễm

nặng. Hàm lượng Amoni thay đổi theo mùa với mùa khô thường cao hơn mùa mưa. Ô

nhiễm Amoni có xu hướng tăng nhanh về hàm lượng theo thời gian.

84

Hình 21: Biến thiên hàm lượng Amoni trong NDĐ khu vực Nam sông Hồng

Tương tự như hai vùng trên, các đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito

cũng được tác giả thống kê trong bảng 22 và bảng 23 sau đây. Theo đó, trong giai đoạn

2007 – 2012 Nam sông Hồng là nơi có biểu hiện ô nhiễm các hợp chất Nito nghiêm

trọng nhất. Sự nhiễm bẩn các hợp chất Nito ở đây biểu hiện chủ yếu ô nhiễm Amoni,

bên cạnh đó là ô nhiễm Nitrit song không đáng kể.

So sánh với giai đoạn 1992 – 2007, hàm lượng Amoni trung bình trong nước dưới

đất giai đoạn này ở cả hai tầng và hai mùa đều không có sự biến động đáng kể song tỉ

lệ số mẫu nhiễm bẩn lại có xu hướng tăng. Báo cáo động thái nước dưới đất giai đoạn

1992 – 2007 ghi nhận 48,2 % và 47% số mẫu ô nhiễm trong tầng qh vào mùa khô và

mùa mưa. Tầng qp có 40,7% và 42,6% số mẫu nhiễm bẩn trong lần lượt hai mùa nêu

trên. Như vậy, trong giai đoạn 2007 – 2012, số mẫu nhiễm bẩn tầng qh tăng 9,6% và

10,5% trong mùa khô và và mùa mưa; số mẫu nhiễm bẩn tầng qp tăng 1,7% và 6,1%

trong lần lượt hai mùa trên.

Kết quả đo đạc nhiều năm cũng cho thấy, hàm lượng Amoni trong nước tầng qh

luôn lớn hơn qp và biến động mạnh theo mùa, trong đó mùa khô thường cao hơn mùa

mưa. Nước dưới đất tầng qp ô nhiễm các hợp chất Nito ở mức độ vừa và tầng qh bị ô

nhiễm nặng. Hàm lượng Amoni biến đổi phức tạp song nhìn chung có xu hướng tăng

85

theo thời gian. Hình 22, 23 và 24 sau đây biểu diễn biến thiên hàm lượng theo thời gian

tại các điểm quan trắc có biểu hiện ô nhiễm lâu năm trong khu vực nghiên cứu.

+

-

-

NH4 NO3 NO2 Đặc trưng Mùa Nhiều Nhiều Năm Nhiều Năm thống kê Năm 2012 năm năm 2012 năm 2012

Mean(mg/l) 5,4 5,93 1,63 0,93 0,05 0,03

Median(mg/l) 2,36 2,45 1,44 0,76 0,02 0,02

Min(mg/l) 0,01 0,01 0,01 0,35 0,001 0,001

Max(mg/l) 8,01 6,63 1,91 0,18 Khô 0 0 0 0 Số mẫu

nhiễm bẩn 0 0 0 0

0 0 0 0 % nhiễm bẩn 45,5 45,5 23/48(*) 160/345(*) 59/345(**) 10/48(*) 42,38%(*) 47,92%(*) 17,1%(**) 20,83%(**) 0 0 0 0

Mean(mg/l) 6,21 6,78 1,24 0,04 0,34 1,98

Median(mg/l) 2,71 2,48 1,17 0,02 0,02 1,15

Min(mg/l) 0,01 0,01 0,00 0,00 0,001 0,25

Max(mg/l) 7,06 0,31 Mưa 0 0 15,39 8/48(*) Số mẫu

nhiễm bẩn 0 0

0 0 % nhiễm bẩn 39,00 57,75 23/48(*) 144/296(*) 10/48(**) 62/296(**) 48,65%(*) 47,92%(*) 20,95%(**) 20,83%(**) 0 0 15,39 8/296(*) 1/296(**) 1/48 2,7%(*) 16,67%(*) 0,3%(**) 2,08%(**)

Bảng 22: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qp khu vực Nam Sông Hồng

86

+

-

-

NH4 NO3 NO2 Đặc trưng Mùa Nhiều Năm Nhiều Năm Nhiều Năm thống kê năm 2012 năm 2012 năm 2012

Mean(mg/l) 10,69 10,95 1,73 0,89 0,07 0,04

Median(mg/l) 4,18 5,00 1,49 0,73 0,03 0,02

Min(mg/l) 0,01 0,01 0,01 0,19 0,001 0,001

Max(mg/l) 16,73 2,37 2,12 0,16 Khô 0 0 0 0 Số mẫu

nhiễm bẩn 0 0 0 0

0 0 0 0 % nhiễm bẩn 73,00 132,50 19/35(*) 145/251(*) 75/251(**) 10/35(**) 57,77%(*) 54,28%(*) 29,88%(**) 28,15%(**) 0 0 0 0

Mean(mg/l) 11,45 12,79 1,37 0,04 0,47 2,66

Median(mg/l) 4,73 4,88 1,28 0,03 0,03 1,65

Min(mg/l) 0,01 0,04 0,00 0,001 0,00 0,25

Max(mg/l) 7,35 0,16 Mưa 0 0 Số mẫu

nhiễm bẩn 0 0

0 0 % nhiễm bẩn 86,40 124,50 19/35(*) 123/214(*) 11/35(**) 69/214(**) 57,47%(*) 54,29%(*) 32,24%(**) 31,43%(**) 0 0 10,19 10,19 13/35(*) 13/214(*) 1/35(**) 1/214(**) 6,07%(*) 65,71%(*) 2,86%(**) 0,47(**)

Bảng 23: Đặc trưng thống kê hàm lượng các hợp chất Nito trong NDĐ tầng qh khu vực phía Nam sông Hồng

(*)Mẫu nhiễm bẩn có hàm lượng Amoni từ 3 – 10 mg/l

(**) Mẫu nhiễm bẩn có hàm lượng Amoni >10 mg/l

87

Hình 22: Biến thiên hàm lượng Amoni tại điểm P.61 – nhà máy nước Pháp Vân

Hình 23 Biến thiên hàm lượng tại điểm quan trắc P.38 – ĐH Bách Khoa

Hình 24: Biến thiên hàm lượng Amoni tại điểm quan trắc P.87- Bãi Giếng Nam Dư

88

5.2 Nguồn gốc và cơ chế ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

5.2.1 Cơ sở của việc sử dụng đồng vị 15N trong nghiên cứu xác định nguồn

gốc các hợp chất Nito

Ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực nghiên cứu được biết đến

chủ yếu là ô nhiễm Amoni. Do đó việc luận giải nguồn gốc hình thành các hợp chất

Nito trong nước dưới đất được quy về việc xác định nguồn gốc của Amoni trong nước

dưới đất. Nước dưới đất có thể bị ô nhiễm Amoni từ rất nhiều nguồn khác nhau : từ khí

quyển, phân bón, chất thải, nguồn nito tại chỗ trong các hợp chất hữu cơ, khoáng chất địa chất… Kĩ thuật phân tích đồng vị 15N là phương pháp tiên tiến, phổ biến được các

nhà khoa học sử dụng để nhận diện nguồn phát Amoni này trong nhiều năm trở lại đây.

Trong tự nhiên Nitơ có 2 đồng vị bền phổ biến là 14N và 15N, trong đó tỷ lệ đóng góp của chúng được đưa trong bảng 24. Thành phần đồng vị 15N thường được biểu

diễn bằng biểu thức Delta (δ).

Đồng vị

N14 7

N15 7

Tính chất đồng vị Stable Stable

Tỷ lệ 99,63 % 0,37 %

Bảng 24: Tỷ lệ đóng góp các đồng vị Nito trong tự nhiên

Hầu như tất cả các hợp chất của nitơ đều chứa 2 đồng vị này, tuy nhiên do có quá

trình phân tách đồng vị xảy ra nên 2 đồng vị này luôn có mối liên hệ với nhau và có tỷ

số khác nhau tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên và nguồn gốc hình thành các hợp chất

của nitơ. Ví dụ, các hợp chất nitơ trong một chuỗi các quá trình tiêu hóa thức ăn, thì đồng vị nhẹ 14N thường tồn tại trong nước tiểu, còn đồng vị nặng 15N nằm trong chất

thải còn lại. Nitơ trong xác động vật bị thủy phân thành amôn và sau đó thành nitơrát.

Trong nhiều quá trình, các đồng vị nặng sẽ tập trung trong nitơrát. Các hợp chất nitơ có

nguồn gốc hình thành khác nhau mà hòa trộn với nhau trong môi trường nước, thì tỷ số

89

đồng vị 15N/14N trong nước được sử dụng để đánh giá tỷ lệ đóng góp của các nguồn gốc đó. Thành phần đồng vị 15N trong các hợp chất khác nhau của Nito trong môi

trường được trình bày trong hình 25 dưới đây. Đây là cơ sở để xác định nguồn gốc các

hợp chất Nito nói chung, và các hợp chất này trong nước ngầm nói riêng.

Hình 25: Đóng góp thành phần 15N trong môi trường

5.2.2 Nguồn gốc và cơ chế ô nhiễm các hợp chất Nito trong nước dưới đất

5.2.2.1 Thành phần đồng vị 15N trong trầm tích

Sự nhiễm bẩn Amoni trong nước dưới đất vùng Hà nội có nguồn gốc từ các hợp

chất vô cơ và hữu cơ trong tầng trầm tích.

Nguồn vô cơ: chủ yếu từ phân bón vô cơ (phân bón tổng hợp) sử dụng trong nông

nghiệp. Các loại phân bón hóa học hiện nay đang được sử dụng phổ biến là : phân đạm,

phân lân, phân Kali, phân phức hợp, phân hỗn hợp, phân vi lượng, trong đó phân đạm

và phân lân chứa hàm lượng Nito cao. Một số loại phân đạm thường dùng như : phân

Ure CO(NH4)2, phân Amon nitrat NH4NO3, phân sunfat đạm (NH4)2SO4, phân đạm

clorua NH4Cl…Các loại phân bón này khi được sử dụng sẽ đi vào môi trường đất và

sau đó đi vào trong nước ngầm.

90

Diện tích canh tác nông nghiệp của Hà Nội hiện nay có một phần lớn là ở các bãi

bồi sông. Đây là vùng đất màu mỡ nhưng cũng là nơi thuật lợi cho các quá trình thấm

từ trên mặt xuống, đặc biệt nhiều nơi lại nằm gần các cửa sở địa chất thủy văn hoặc

tầng sét có bề mặt nhỏ. Hơn nữa lượng phân bón hóa học sử dụng trong sản xuất nông

nghiệp, cây trồng chỉ hấp thụ được một phần nhỏ, còn phần lớn sẽ được giữ lại trong

đất, sau đó sẽ thấm cùng nước trên mặt đi vào trong nước ngầm.

Nguồn gốc hữu cơ trong đất bao gồm :

- Các chất hữu cơ có sẵn trong tầng chứa nước ( đó là các di tích thực vật, các lớp

sét than)

- Các chất hữu cơ có trong phân bón hữu cơ, phân chuồng dùng trong sản xuất

nông nghiệp, sản phẩm mùa màng

- Và một phần đáng kể đã được đề cập đến trong chương 2 là từ rác thải, nước

thải từ các hoạt động công nghiệp, sinh hoạt phần lớn chưa được xử lý, thải trực

tiếp ra môi trường.

- ) sau đó đi vào nước ngầm.

Các chất hữu cơ trong đất, nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật sẽ chuyển thành

+, NO2

-, NO3

các hợp chất vô cơ của nito (NH4

Để làm rõ nguồn gốc vô cơ hay hữu cơ của các hợp chất Nito trong nước dưới

đất, các lỗ khoan lấy mẫu trầm tích và mẫu nước đã được thu thập và tiến hành ở khu

vực phía Nam sông Hồng – nơi có mức độ nhiễm bẩn được đánh giá là nghiêm trọng

nhất trên địa bàn nghiên cứu. Hai vị trí lấy mẫu được lựa chọn là điểm ô nhiễm nặng và

nhiều năm - khu vực bãi giếng Nam Dư, Thanh Trì (với hai cụm lỗ khoan DHA và

DHB) và nhà máy nước Pháp Vân (lỗ khoan P.41). Kết quả phân tích hàm lượng Amoni, cacbon hữu cơ, và đặc biệt là tỉ số đồng vị δ15N trong các mẫu trầm tích được

lấy ở các độ sâu khác nhau của hai tầng chứa nước ở hai điểm mẫu này cho thấy:

- Trong cột địa tầng SDHA, hàm lượng Amoni trong trầm tích dao động trong khoảng 0,2 mg/kg – 25 mg/kg trong khi đó, tỉ số δ15N thay đổi trong khoảng +3,67 ‰

91

– 11 ‰, song chủ yếu trong khoảng 4‰ đến + 10‰. Tỉ số δ15N và hàm lượng Amoni

trong trầm tích có mối tương quan nghịch khá chặt chẽ với hệ số tương quan R= 0.8.

Điều này có nghĩa là hàm lượng Amoni trong mẫu trầm tích càng cao thì giá trị của δ15N càng thấp và ngược lại. Đây là bằng chứng chứng tỏ quá trình Nitrat đang diễn ra + bị ở cột địa tầng này. Hàm lượng 15N đang được làm giàu lên khi hàm lượng NH4 - trong giảm đi do quá trình phân huỷ của vi sinh vật và chuyển hoá thành dạng NO3 đất. Thêm vào đó, so sánh giá trị tỷ số đồng vị δ15N của cột địa tầng với khoảng δ15N

của các nguồn ô nhiễm, gợi ý rằng Amoni trong trầm tích ở đây chủ yếu do nguồn phân

hủy các vật liệu hữu cơ trong đất tạo nên.

Hình 26: Đồ thị tương quan hàm lượng 15N trong cụm lỗ khoan DHA

+ và phần trăm tổng cacbon

(Nguồn : Phạm Quý Nhân và nnk, 2008)

Mặt khác khi xem xét mối quan hệ giữa nồng độ NH4

hữu cơ (TOC) cho thấy có sự tương quan khá chặt chẽ ở cột địa tầng SDHA với hệ số tương quan R2 = 0,80 (hình 28). Điều này chứng tỏ kết luận về amoni khu vực nghiên

cứu có nguồn gốc chủ yếu từ các trầm tích hữu cơ có trong cột địa tầng này càng có cơ

sở.

92

Hình 27: Đồ thị tương quan hàm lượng Amoni và δ15N trong cụm lỗ khoan DHB

Hình 28: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng TOC và Amoni trong trầm tích

(Nguồn : Phạm Quý Nhân và nnk, 2008)

- Trong cột địa tầng SDHB, hàm lượng Amoni trong trầm tích dao động trong khoảng hẹp hơn, từ 0,2 mg/l – 15 mg/kg, trong khi tỉ số δ15N thay đổi trong khoảng từ

0‰ – 12 ‰. Không tìm thấy mối quan hệ nào giữa hàm lượng Amoni và tỉ số đồng vị δ15N cũng như sự tương quan giữa amoni và TOC. Sự phân tán số liệu cũng như hệ số tương quan thấp giữa Amoni và δ15N (R2= 0,03) và giữa Amoni và phần trăm tổng

93

cacbon hữu cơ (R2= 0,02) cho thấy Amoni trong cột địa tầng này có nhiều nguồn gốc khác nhau. Đối sánh tỉ lệ δ15N của cột địa tầng với danh sách các nguồn nhiễm bẩn,

nhân định rằng Amoni trong cột SDHB có thể đóng góp từ nguồn gốc tự nhiên của các

vật liệu hữu cơ trong trầm tích, mặt khác có thể có đóng góp từ các nguồn nước thải

ngấm xuống, từ các loại phân bón trong canh tác nông nghiệp đặc biệt là từ một lượng

phân hữu cơ lớn từ các hộ gia đình và hệ thống vệ sinh công cộng thải trực tiếp vào hệ

thống nước thải thành phố.

- Sự biến thiên giá trị δ15N được thể hiện ở hình 29. Giá trị δ15N tăng từ độ sau

2m đến 18m ở cả hai cột địa tầng, sau đó sau đó giá trị này giảm dần theo độ sâu ở cột

địa tầng SDHA. Điều này cũng phù hợp với đặc điểm địa tầng và sự có mặt các vật liệu

hữu cơ chứa trong đó. Đây là cơ sở để khẳng định nguồn gốc hữu cơ của Amoni có

trong nước dưới đất.

Hình 29: Biến thiên giá trị và δ15N trong cụm lỗ khoan SDHA và SDHB

(Nguồn : Phạm Quý Nhân và nnk, 2008)

94

Thành phần đồng vị N-15

0

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

-5

-10

-15

)

m

(

-20

u â s

ộ Đ

-25

-30

-35

-40

Delta N-15 (‰)

Hình 30: Biến thiên hàm lượng Amoni và giá trị δ15N theo độ sâu lỗ khoan P.41

- Tại lỗ khoan P.41 – khu vực nhà máy nước Hạ Đình: Biến thiên hàm lượng Amoni trong trầm tích và tỉ số δ15N của lỗ khoan được biểu diễn ở hình 30. Theo đó,

hàm lượng Amoni có xu hướng tăng trong khoảng từ 0 – 15m và giảm đột ngột trong

khoảng còn lại theo độ sâu của cột địa tầng. Hàm lượng Amoni cao tập trung trong

tầng sét chứa nhiều vật chất hữu cơ. Không tìm thấy mối tương quan giữa hàm lượng Amoni và giá trị δ15N trong cột mẫu. Tỉ số δ15N thay đổi trong những khoảng rộng và

phân tán gợi ý rằng Amoni trong trầm tích từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó đóng

góp chủ yếu là các nguồn vật chất hữu cơ như: nguồn vật chất hữu cơ có sẵn trong tầng trầm tích, nguồn thải hữu cơ từ sinh hoạt của con người và phân động vật. Giá trị δ15N

95

trong khoảng 12 ‰ – 18 ‰ ở độ sâu từ 15m – 35m trong cột địa tầng chỉ ra Amoni

trong trong trầm tích được làm giàu bởi các nguồn thải. Điều này có thể được giải thích

bởi sự khai thác nước mạnh ở khu vực này đã tạo nên phễu hạ thấp, cùng với các cửa

sổ thủy văn, thu hút chất thải từ trên bề mặt đưa xuống các tầng trầm tích bên dưới và

xâm nhập vào nguồn nước ngầm khu vực này.

5.2.2.2 Thành phần đồng vị 15N trong nước dưới đất

Kết quả phân tích hàm lượng Amoni, TOC và đồng vị 15N trong các mẫu nước

tầng Holocen cho thấy: tất cả các mẫu phân tích nước dưới đất tầng qh đều có biểu hiện

ô nhiễm Amoni với hàm lượng dao động trong khoảng từ 5,7– 69,8 mg/l. Hàm lượng

TOC tương ứng thay đổi trong khoảng 3,7 mg/l – 19,9 mg/l, trung bình là 8.1 mg/l.

Hàm lượng Amoni trong nước có mối tương quan dương và chặt chẽ với hàm lượng TOC với hệ số tương quan R2 = 0,7 (Hình 31). Kết quả đo cho thấy, pH nằm trong

khoảng 6,33 – 7,29, Eh biến thiên trong khoảng -92,4 mV – -205mV, cho thấy đây là

môi trường khử. Tất cả những chỉ số phân tích này gợi ý sự tồn tại của Amoni trong

nước dưới đất chủ yếu có nguồn gốc từ khoáng hóa amoni từ các hợp chất hữu cơ. Thêm vào đó, kết quả tỉ số δ15N trong các mẫu nước thuộc các cụm lỗ khoan DHA,

DHB, P1, P2 và P3 cho thấy, chúng dao động trong khoảng 3,87 ‰ – 13,9 ‰, tương tự với khoảng dao động của giá trị δ15N trong trầm tích, chỉ thị rằng sự nhiễm bẩn Amoni

nước dưới đất tầng này bắt nguồn từ sự phân hủy các hợp chất hữu cơ đa nguồn: các

hợp chất hữu cơ có trong tầng trầm tích, nước thải, chất thải sinh hoạt và chất thải động vật. Xét riêng mẫu phân tích tại điểm quan trắc P.3B có tỉ số δ15N đạt 13,9 ‰ – lớn

nhất trong tầng qh- cho thấy, nguồn gây ô nhiễm có thể là chất thải động vật hoặc chất

thải hữu cơ từ các hoạt động nhân sinh. Giả thiết nghiêng về nguồn hữu cơ gây ô

nhiễm là chất thải động vật vì giếng P3 trên thực địa nằm ngay cạnh một mảnh đất

trồng trọt nhỏ.

96

Hình 31: Tương quan giữa hàm lượng amoni và hàm lượng TOC trong NDĐ tầng qh

Hình 32: Tương quan giữa hàm lượng Amoni và hàm lượng TOC trong NDĐ tầng qp

Tương tự như trong tầng Holocen, các mẫu nước dưới đất tầng Pleistocen hầu hết

đều thể hiện tình trạng nhiễm bẩn Amoni song ở mức độ nhẹ hơn. Hàm lượng amoni

trong các mẫu phân tích dao động trong khoảng 2,4 mg/l – 25 mg/l. Giá trị hàm lượng

Amoni có mối tương quan dương, chặt chẽ với hàm lượng TOC với hệ số tương quan R2 = 0,8 (Hình 32). Điều này cho thấy rằng, sự làm giàu Amoni trong nước dưới đất

tầng qp có liên quan chặt chẽ đến các vật chất hữu cơ. Môi trường khử với pH trong

khoảng 6,65 – 7,02, Eh trong khoảng -109,4 – -179,8 cho thấy, cơ chế giải phóng

Amoni ở đây là khoáng hóa các chất hữu cơ có trong tầng chứa. Thêm vào đó, các kết

97

quả phân tích đồng vị 15N cho thấy, giá trị δ15N của các mẫu nước dao động trong

khoảng 2,14 ‰ – 6,5 ‰, càng làm rõ bản chất hữu cơ của Amoni trong nước dưới đất tầng qp. Khoảng giá trị này của δ15N cũng chỉ ra nguồn hữu cơ ở đây có thể từ tầng

trầm tích chứa các vật chất hữu cơ, từ phân bón hoặc các chất thải hữu cơ thấm xuống

từ bề mặt. Đối với các lỗ khoan không có mặt các hợp phần hữu cơ tự nhiên trong trầm

tích tầng chứa, các phân tích khác cũng được tiến hành, chỉ ra sự có mặt của vi khuẩn

Ecoli và Coliform trong mẫu nước, cũng một lần nữa khẳng định lại tính chính xác của

nhận định trên.

Bảng 25 sau đây thống kê đóng góp hàm lượng Amoni vào nước của nguồn vô cơ

và hữu cơ tại một số điểm quan trắc trong địa bàn nghiên cứu của Trịnh Văn Giáp (5).

Theo đó, nguồn gốc ô nhiễm Amoni được gây ra bởi cả nguồn vô cơ và hữu cơ, song

nguồn hữu cơ thường chiếm tỉ lệ lớn và trong nhiều trường hợp là nguyên nhân chính

của nhiễm bẩn Amoni trong nước dưới đất. Tỷ lệ đóng góp của nguồn gốc vô cơ nâng

cao chỉ quan sất được ở một số điểm vùng ngoại thành trên các diện tích canh tác bón

phân vô cơ như: P67A ở Kim Lỗ-Đông Anh, P85A, P86B, P87a P88B và P88A ở Trần

Phú-Hoàng Mai, P90B ở Thạch Bàn-Long Biên, P3A và P3B ở Yên Sở-Thanh Trì,

P42B ở Tả Thanh Oai-Thanh Trì có tỷ lệ đóng góp của phân vô cơ đạt 30- 48%.

Hàm lượng Amoni Đóng góp của phân Đóng góp của hợp TT Vị trí (mg/l) vô cơ (%) chất hữu cơ (%)

1 P.67B 6,72 30 70

2 P.85A 6,31 38 62

3 P.85A 3,21 3 97

4 P.86B 2,74 19 81

5 P.87B 35,6 35 65

6 P.88A 5,7 37 63

7 P.88B 11,81 33 67

98

8 P.90A 1,39 6 94

9 P.90B 4,33 44 56

10 P.38A 6,73 2 98

11 P.38B 9,64 3 88

12 P.3A 30,85 48 52

13 P.3B 10,59 40 60

14 P.42A 12,18 38 62

15 P.42B 12,36 15 85

16 P.60A 8,36 9 91

Bảng 25: Tỷ lệ đóng góp hàm lượng Amoni trong NDĐ bởi nguồn vô cơ và hữu cơ

Tóm lại, các phân tích tương quan về hàm lượng Amoni, TOC và thành phần đồng vị δ15N trong trầm tích và trong nước dưới đất hai tầng qh và qp đã chỉ ra sự làm

giàu Amoni trong nước dưới đất vùng phía Nam khu vực nghiên cứu chủ yếu là có

nguồn gốc hữu cơ và cơ chế giải phóng Amoni trong nước là quá trình khoáng hóa các

hợp chất hữu cơ này. Các hợp chất hữu cơ này có thể xuất phát từ nguồn tự nhiên như

vật chất hữu cơ có sẵn trong tầng trầm tích, hoặc được tạo ra bởi các nguồn nhân tạo do

hoạt động của con người như nước thải, chất thải hữu cơ, phân bón… hoặc được tạo ra

bởi cả hai nguồn nêu trên. Khu vực phía Nam Hà Nội là khu vực tập trung đông dân cư

và các hoạt động sản xuất công nghiệp, đồng thời đây cũng là nơi khai thác nước

mạnh, do đó sự ô nhiễm Amoni có thể được tạo ra bởi đa nguồn cung cấp vật chất hữu cơ. Các bằng chứng δ15N đã khẳng định điều này. Đối với các khu vực nhiễm bẩn

Amoni nhẹ và vừa như khu vực phía Bắc sông Hồng hoặc khu vực Gia Lâm và sự ô

nhiễm chỉ xảy ra chủ yếu ở tầng Holocen, thì nguồn gốc nhiễm bẩn được dự đoán là từ

phân bón trong sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, dự đoán này chỉ mang tính gợi mở,

cần có các nghiên cứu thêm để xác thực nguồn gốc của ô nhiễm các hợp chất Nito

trong những khu vực này.

99

5.2.3 Nhận định xu thế phát triển mức độ ô nhiễm trong tương lai và đề xuất

một số giải pháp khắc phục ô nhiễm

5.2.3.1 Nhận định xu thế phát triển mức độ ô nhiễm trong tương lai

Cùng với quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa của Hà Nội đang được đẩy

nhanh thì lượng chất thải công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt cũng ngày càng gia

tăng. Quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh còn kéo theo các hoạt

động khoan đào phục vụ cơ cở hạ tầng, nhiều công trình tạo con đường xâm nhập cho

các chất bẩn phát sinh từ các chất thải trên. Lại thêm một thực tế là vấn đề xử lý rác

thải ở nước ta hiện nay vẫn còn là một mối lo ngại và để có thể giải quyết được phải

cần một thời gian dài. Như vậy thì nước dưới đất vẫn phải chịu áp lực từ những hoạt

động của con người. Chiều hướng nhiễm bẩn nước dưới đất phụ thuộc rất nhiều vào

các biện pháp giảm thiểu, phòng chống sự nhiễm bẩn của nước dưới đất của chúng ta.

Từ thực trạng, nguồn gốc nhiễm bẩn cho thấy mức độ ô nhiễm nước dưới đất của

Hà Nội trong tương lai sẽ tiếp tục gia tăng (đặc biệt là tầng Holocen hiện là tầng nhạy

cảm nhất với ô nhiễm sẽ tiếp tục tăng cả về diện phân bố và hàm lượng chất ô nhiễm)

nếu :

- Không thực hiện ngay và nghiêm túc các biện pháp xử lý giảm thiểu các chất

bẩn, độc hại trên

- Không có biện pháp hữu hiệu nhằm quản lý, kiểm soát các công trình khoan

đào, khai thác nước dưới đất và thăm dò nền móng công trình xây dựng có thể tạo ra

con đường thuận lợi để chất bẩn xâm nhập vào tầng chứa nước.

- Sự nhiễm bẩn nước dưới đất phụ thuộc nhiều vào khả năng tự bảo vệ tự nhiên

của nước. Các lớp đất đá được ví như hệ thống lọc tự nhiên, trong quá trình thấm từ

trên xuống, nước sẽ được làm sạch. Tùy thuộc vào các điều kiện tự nhiên khác nhau

mà các chất bẩn có thể bị ngăn chặn ở trên mặt hay bị các lớp thổ nhưỡng, đới thông

khí hoặc chính các tầng chứa nước hút, bám giữ các chất bẩn lại.

100

Các yếu tố quyết định bảo vệ tự nhiên của nước dưới đất:

- Chiều dày đới thông khí - Chiều dày lớp sét trên cùng - Tính thấm của đất đá - Độ sâu của nước ngầm

Nghiên cứu đặc điểm địa chất thủy văn thành phố cho thấy, khu vực có khả

năng bảo vệ tốt nhất là vùng Đông Anh với đặc điểm : có lớp sét trên cùng dày từ 10 – 25m, hệ số dẫn nước của tầng chứa Pleistocen thấp 500 – 1000 m2/ng, mực nước nằm

sâu cách mặt đất >2 m, bề mặt địa hình khá cao (7-10m), có độ dốc thuận lợi cho việc

thoát nước nhanh. Tiếp đến là khu vực Từ Liêm, có lớp sét trên cùng dày từ 8 – 15m phủ đều hết khắp diện tích. Hệ số dẫn nước của tầng Pleistocen là 100 - 300 m2/ng.

Khu vực Thanh Trì và Thanh Xuân có mức bảo vệ trung bình do có lớp sét trên

cùng bảo vệ không dày, (<10m), đáng chú ý có nhiều diện tích thấy chiều dày lớp sét

quá mỏng (<3m). Hệ số dẫn nước của đất đá vùng này khá cao (tầng Holocen từ 300 – 500 m2/ng, tầng Pleistocen 1000 – 2000 m2/ng). Ngoài ra tại các khu vực này còn diễn

ra hoạt động khai thác nước mạnh, làm biến đổi động thái tự nhiên của nước dưới đất.

Cuối cùng là khu vực Gia Lâm, nơi có khả năng bảo vệ nước kém nhất vùng

nghiên cứu, do phần diện tích không có lớp sét cách nước trên cùng như các khoảnh

ven sông Hồng và sông Đuống. Những nơi gặp lớp sét thì chiều dày mỏng (<3m). Hệ số thấm của tầng chứa nước khá cao, từ vài trăm đến 2000 m2/ng, còn mực nước ngầm

thì ở độ sâu 0 – 5 m. Ở những khu vực này nếu không có biện pháp bảo vệ thì mức độ

ô nhiễm sẽ gia tăng rất nhanh trong tương lại.

5.2.3.2 Các giải pháp khắc phục ô nhiễm

Bao gồm công cụ quản lý, các giải phòng đề phòng, khống chế nguồn nhiễm bẩn

và xử lý nguồn nước cấp bị ô nhiễm.

101

1. Các công cụ quản lý nước dưới đất

Để theo dõi và quản lý môi trường nước dưới đất nói chung và khu vực nghiên

cứu nói riêng, mạng lưới quan trắc quốc gia và quan trắc địa phương đã được xây dựng

và ngày càng được chi tiết hóa. Nguyên tắc thiết kế các mạng lưới này là dựa trên sự

khác biệt về động thái nước dưới đất ở các khu vực để bố trí các mạng quan trắc và hệ

thống các điểm quan trắc. Ở trên toàn diện tích vùng nghiên cứu của luận án đã có các

mạng lưới này.

Dưới đây đề cập đến một số yêu cầu xây dựng mạng lưới quan trắc nước dưới đất

trong điều kiện khai thác ở các bãi giếng và trên các diện tích canh tác có áp dụng bón

phân hữu cơ và vô cơ như sau.

+ Bãi giếng khai thác nước dưới đất dạng đường thẳng phổ biến chủ yếu ven

sông, các giếng khai thác thường xếp thành hàng song song với sông. Ở dạng bãi giếng

này cần bố trí các trạm quan trắc thành 2 tuyến cắt nhau ở tâm bãi giếng. 1 tuyến song

song với bãi giếng, 1 tuyến vuông góc với bãi giếng. Mỗi tuyến tối thiểu có 3 trạm cả

ở trong phạm vi và ngoài phạm vi bãi giếng (Hình 33).

+ Bãi giếng dạng diện tích phổ biến ở vùng xa sông (miền dòng), trong đó các

giếng khai thác bố trí dạng ô bàn cờ, hình tròn, hoặc trải đều theo diện tích. Ở các bãi

giếng dạng này đều phải bố trí 1 trạm quan trắc vào tâm bãi giếng (tâm giếng lớn) nơi

có mực nước hạ thấp sâu nhất và các trạm quan trắc khác để sao cho hình thành được 2

tuyến quan trắc cắt nhau tạo tâm bãi giếng theo hướng đặc trưng nhất (Hình 34).

Ở mỗi trạm quan trắc phải thiết kế các lỗ khoan riêng biệt để nghiên cứu các tầng

chứa nước khác nhau (Hình 35).

Nhiễm bẩn Amoni trong nước dưới đất khu vưc nghiên cứu có thể bắt nguồn từ

nguồn phân bón vô cơ trong sản xuất nông nghiệp. Vì vậy trên các diện tích canh tác

phải xây dựng các trạm quan trắc để theo dõi sự nhiễm bẩn các hợp chất Nito và tầng

102

nước ngầm nhằm mục đích điều chỉnh sự bón phân. Nhằm mục đích trên, ở các điểm

quan trắc phải bố trí các lỗ khoan quan trắc ở cả đới thông khí và phần trên của đới bão

hòa như thể hiện ở hình 36.

Hình 33: Sơ đồ các điểm quan trắc ở bãi giếng dạng đường thẳng

sông

I

GiÕng khai th¸c

II II’

GiÕng quan tr¾c

I’

Hình 34: Sơ đồ các điểm quan trắc ở bãi giếng dạng diện tích

r

I

I’

GiÕng khai th¸c

GiÕng quan tr¾c

TuyÕn c¸c điểm quan tr¾c

II III

r

B¸n kÝnh giÕng lín

II’ III’

103

Hình 35: Sơ đồ cấu trúc các điểm quan trắc vùng bãi giếng khai thác

Hình 36: Sơ đồ cấu trúc điểm quan trắc ở diện tích canh tác

2. Các giải pháp đề phòng nhiễm bẩn nước dưới đất

- Cách ly nguồn gây bẩn với nước dưới đất, chẳng hạn các bãi rác phải xây dựng

trên một nền không thấm nước, các rác thải độc hại, nguy hiểm hoặc các loại nước bẩn

không thể xử lý được phải chon sâu vào trong một tầng đất đá cách ly tốt với các tầng

chứa nước đang sử dụng.

- Ở các trung tâm công nghiệp, để ngăn chặn sự thấm của nước thải vào tầng chứa

nước thì hệ thống cống rãnh thải nước phải được đảm bảo cách ly bằng tường bê tông

104

hoặc màng polyetylen. Các bể và bồn chứa nước thải phải được cách ly tốt bằng màng

chống thấm, nước được lọc và dẫn tới các công trình xử lý trước khi thải vào môi

trường.

- Nước thải từ các nhà máy, bệnh viện, khu dân cư thường có khối lượng rất lớn,

đòi hỏi phải xử lý để tránh gây nhiễm bẩn cho nước ngầm. Do thành phần nhiễm bẩn

rất đa dạng nên mỗi nhà máy, bệnh viện phải có công trình xử lý riêng trước khi đưa

đến hệ thống xử lý nước thải chung của thành phố.

- Hiện nay một lượng lớn các chất thải chưa qua xử lý được đổ về khu vực phía

Nam của thành phố. Tác giả đề nghị cần xây dựng trạm xử lý nước thải tâp trung với

công suất cao ở vùng Mễ Sở -Hoàng Mai.

- Trong nông nghiệp, nông dân không thể không sử dụng phân bón, mà các loại

này đều có khả năng gây nhiễm bẩn amoni cho nước ngầm. Cần thực hiện các biện

pháp đề phòng nhiễm bẩn như : Đối với phân chuồng, nên bón phân đã ủ mục, nếu phải

bón phân tươi thì chỉ bón ở đất thoáng khí, không bón vào loại đất lầy hoặc bón cho

lúa. Đối với phân vô cơ dễ tan như phân đạm, thì phải bón vào thời kì cây trồng cần

nhiều chất dinh dưỡng, bón vừa phải, trộn phân với đất vo viên bón sát gốc cây. Ngoài

ra phải điều chỉnh chế độ và lượng phân bón theo kết quả thu được từ các trạm quan

trắc như đã đề suất

- Thiết lập các đới vệ sinh phòng hộ xung quanh các giếng khai thác là rất cần

thiết. Trong từng phạm vi đới phòng hộ, một số hoạt động có thể gây ô nhiễm nước

dưới đất bị nghiêm cấm hoặc hạn chế, như chăn nuôi gia súc, gia cầm, trồng trọt, đổ

nước thải. Xung quanh các bãi rác cũng cần thiết lập các đới vệ sinh phòng hộ đặc biệt

là trong điều kiện các bãi rác hiện nay đều chưa đạt chuẩn, là nguồn đe dọa lớn nhất

đối với nước dưới đất thành phố.

3. Các biện pháp khống chế nguồn nhiễm bẩn

Ô nhiễm Amoni được phát hiện trong nhiều năm và phổ biến trên diện tích rộng

trong khu vực nghiên cứu. Để khắc phục tình trạng này,khống chế nguồn gây nhiễm

105

bẩn là giải pháp xử lý đầu tiên. Trong khu vực nghiên cứu, bãi rác Tam Hiệp, nghĩa

trang Văn Điển và bãi rác Mễ Trì được xác định là những nguồn gây ô nhiễm lớn và

điển hình. Bên cạnh đó là một loạt nguồn gây ô nhiễm nhỏ khác.

Bãi rác Mễ Trì là một phần của hồ Mễ Trì, được chọn làm bãi rác từ năm 1992

sau khi bãi rác Tam Hiệp đã đầy. Đây là bãi rác cũ nên lúc đầu rác được đổ tự do theo

kiểu đầy ô này chuyển sang ô khác, không được san phẳng, không có rào che chắn,

không áp dụng chống ô nhiễm môi trường như thu và xử lý nước rác, xử lý khí gas,

chống ô nhiễm đất. Sau đó, khi chất thải cao bằng mặt đất thì bãi mới xây dựng rào bảo

vệ bằng các tấm kim loại cũ. Hàng ngày rác không được phủ đất đều đặn và không có

hệ thống cách ly với nước xung quanh, không có cây xanh quanh bãi. Đến năm 1996

mơi xây dựng đê bao quanh bãi, cao hơn mặt đất khoảng 1,5m và hầu hết được rào

bằng tấm vách containner. Tháng 5 năm 2008 bãi rác bị đóng cửa. Hiện nay, theo ước

tính rác tại bãi rác Mễ Trì được đổ cao hơn mặt ruộng xung quanh từ 4 đến 5m. Chiều

dầy lớn nhất của lớp rác là 8,9m, trung bình là 7,8 - 8,5m với thành phần chủ yếu là rác

đang phân huỷ dở dang, lẫn nhiều thành phần nylon, cao su, vải vụn chưa kịp phân

huỷ. Đây là nguồn cung cấp Amoni cho nước dưới đất. Theo nghiên cứu, bãi rác Mễ

Trì nằm trong phễu hạ hấp cục bộ của cả 2 tầng chứa nước Qh và Qp với tâm phễu hạ

thấp là nhà máy nước hạ Đình, vì vậy nước ngầm nhiễm bẩn Amoni do sự phân hủy

vật chất hữu cơ ở trên có hướng vận động từ bãi rác đến nhà máy nước Hạ Đình, gây ô

nhiễm cho nước dưới đất khu vực này.

Bãi rác Tam Hiệp có thời gian hoạt động từ năm 1992 đến năm 1997 với diện tích 8,08 ha (dung tích ước lượng khoảng 2.000.000 m3). Tương tự như bãi rác Mễ Trì, đây

là bãi rác kiểu cũ nên rác thải được đổ tự do, không có bất kì biện pháp nào để xử lý

hay chống ô nhiễm môi trường. Đối với bãi rác Mễ Trì, rác thải được đổ trực tiếp lên

bề mặt nên đây là nguồn gây nhiễm bẩn Amoni trực tiếp cho nước dưới đất tầng

Holocen. Ở bãi rác Tam Hiệp, do bóc bỏ lớp trầm tích Holocen ở trên, và đổ rác lên

tầng trầm tích Pleistocen nên nhiễm bẩn ở bãi rác này còn ảnh hưởng đến tầng chứa

106

nước sâu hơn – tầng Pleistocen. Bên cạnh bãi rác Tam Hiệp là nghĩa trang Văn Điển

được xây dựng từ năm 1957 với diện tích 17,7 ha. Nghĩa trang được xây dựng từ khá

lâu và trong quá trình xây dựng cũng như đi vào hoạt động, người ta không tiến hành

bất kì biện pháp bảo vệ môi trường nào. Cùng với bãi rác Tam Hiệp, hai điểm ô nhiễm

này tạo nên nguồn gây ô nhiễm lớn cho cả khu vực.

Để khống chế các nguồn ô nhiễm này, tác giả đề xuất sử dụng các biện pháp kĩ

thuật sau:

- Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm quanh vùng ô nhiễm (Hình

37). Vị trí đặt các công trình hút nước, chế độ làm việc, số lượng lỗ khoan, hay hào phụ

thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn cụ thể. Khi áp dụng biện pháp này trước hết phải

giải quyết trước vấn đề sử dụng hoặc xử lý nước được hút lên từ các giếng.

Hình 37 : Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm

- Bơm oxy và các chất dinh dưỡng vào tầng chứa để thúc đầy biến đổi sinh học,

làm tan dần dải ô nhiễm (Hình 38 )

- Do chất thải nằm thấp hơn mực nước ngầm nên có thể thế xây dựng tường chắn

thẳng đứng thấm nước kém để ngăn và hạ thấp mực nước ngầm, không cho đi qua các

khu vực chất ô nhiễm (Hình 39)

107

Hình 38: Bơm các chất dinh dưỡng vào tầng chứa để thúc đẩy biến đổi sinh học

Hình 39: Tường chắn thẳng đứng để hạ thấp mực nước ngầm

4. Các phương pháp hóa học xử lý amoni trong nước cấp

Phương pháp Clo hoá

Clo gần như là chất oxi hóa mạnh có khả năng oxi hoá amoni/amoniac ở nhiệt độ

phòng thành N2. Khi hoà tan Clo trong nước tuỳ theo PH của nước mà Clo có thể nằm dạng HClO hay ion ClO- do có phản ứng theo phương trình:

Cl2 + H2O HCl + HClO (PH<7)

HClO H+ + ClO- (PH>8)

108

+ sẽ xảy ra các phản ứng sau:

Khi trong nước có NH4

HClO + NH3 = H2O + NH2Cl (Monocloramin)

HClO + NH2Cl = H2O + NHCl2 (Dicloramin)

HClO + NHCl2 = H2O + NCl3 (Tricloramin)

Nếu có Clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân huỷ các Cloramin

HClO +2 NH2Cl = N2 + 3Cl- + H2O

Lúc này lượng Clo dư trong nước sẻ giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản ứng

phân huỷ Cloramin.

Những nghiên cứu trước đây cho thấy, tốc độ phản ứng của Clo với các hợp chất hữu

cơ bằng một nửa so với phản ứng với amoni .Khi amoni phản ứng gần hết, Clo dư sẽ

phản ứng với các hợp chất hữu cơ có trong nước để hình thành nhiều hợp chất Clo có

mùi đặc trưng khó chịu. Trong đó khoảng 15% là các hợp chất nhóm THM-

trihalometan và HAA-axit axêtic halogen đều là các chất có khả năng gây ung thư và bị

hạn chế nồng độ nghiêm ngặt. Ngoài ra với lượng Clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn

trở nên khó giải quyết đối với các nhà máy lớn. Đây là những lý do khiến phương pháp

Clo hoá mặc dù đơn giản về mặt thiết bị, rẻ về mặt kinh tế và xây dựng cơ bản nhưng

rất khó áp dụng.

Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng

Amoni ở trong nước tồn tại dưới dạng cân bằng:

+ NH3 (khí hoà tan) + H+

; pka = 9,5

NH4

109

Như vậy, ở PH gần 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với ion amoni. Nếu +] = 1, và càng tăng PH cân bằng càng chuyển về ta nâng PH tới 9.5 tỷ lệ [NH3]/[ NH4

phía tạo thành NH3. Khi đó nếu áp dụng các kỹ thuật sục khí hoặc thổi khí thì NH3 sẽ

bay hơi theo định luật Henry, làm chuyển cân bằng về phía phải:

+ + OH- NH3 + H2O

NH4

Trong thực tế PH phải nâng lên xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi NH3 ở mức 1600 m3 không khí/ m3 nước và quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. + Phương pháp này áp dụng được cho nước thải, khó có thể đưa được nồng độ NH4

xuống dưới 1,5mg/l nên rất hiếm khi được áp dụng để xử lý nước cấp.

Phương pháp trao đổi ion

Quá trình trao đổi ion là một quá trình hoá lý thuận nghịch trong đó xảy ra phản

ứng trao đổi giữa các ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bờ mặt hoặc bên

trong của pha rắn tiếp xúc với nó. Quá trình trao đổi ion tuân theo định luật bảo toàn

điện tích, phương trình trao đổi ion được mô tả một cách tổng quát như sau:

AX + B- AB + X-

CY + D+ CD + Y+

Trong đó AX là chất trao đổi anion, CY là chất trao đổi cation.

Phản ứng trao đổi là phản ứng thuận nghịch, chiều thuận được gọi là chiều trao

đổi, chiều nghịch được gọi là chiều phản ứng tái sinh. Mức độ trao đổi ion phụ thuộc

vào:

● Kích thước hoá trị của ion.

● Nồng độ ion có trong dung dịch.

110

● Bản chất của chất trao đổi ion.

● Nhiệt độ.

Nhựa trao đổi ion dạng rắn được dùng để thu những ion nhất định trong dung

dịch và giải phóng vào dung dịch một lượng tương đương các ion khác có cùng dấu

điện tích. Nhựa trao đổi cation (Cationit) là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có

chứa các nhóm chức có khả năng trao đổi với công thức chung là RX. Trong đó R là gốc hữu cơ phức tạp, có thể là: COOH-, Cl-,…Phản ứng trao đổi cation giữa chất trao

đổi và cation có trong dung dịch.

+ R-NH4 + H+(Na+)

R-H(Na) + NH4

2R-H + Ca2+ R2Ca + 2H+

Chất trao đổi ion có thể có sẳn trong tự nhiên như các loại khoáng sét, trong đó quan

trọng nhất là zeolit, các loại sợi,…cũng có thể là chất vô cơ tổng hợp (aluminosilicat,

aluminophotphat,…) hoặc hữu cơ (nhựa trao đổi ion). Trong thực tế nhựa trao đổi ion

được sản xuất và ứng dụng rộng rải nhất. Trong nước ngầm ngoài ion amoni (thường

chiếm tỉ lệ thấp so với các cation khác) còn tồn tại các cation hoá trị I và hoá trị II như Ca2+, Mg2+, K+, Na+,…phần lớn các nhựa cation có độ chọn lọc thấp đối với ion amoni.

Để ứng dụng thực tiễn cần tìm được chất trao đổi ion có độ chọn lọc cao đối với ion

amoni. Trong khi đó, Zeolic đặc biệt là loại Clinoptilolit tự nhiên có thể đáp ứng được

đồi hổi trên. Clinoptilolit là loại Zeolic tự nhiên có công thức hoá học là (Na4K4)Al20O40.20H2O, độ lớn mao quản nằm trong khoảng 3-8A0, độ xốp khoảng

+>Ba2+>Na+>Ca2+>Fe2+>Al3+Mg2+>Li+.

34%. Độ chọn lọc của Clinoptilolit đối với ion amoni tuân theo thứ tự:

Cs+>Rb+>K+>NH4

111

Từ dãy chọn lọc này cho thấy hầu hết các cation có mặt trong nước tự nhiên như: Ca2+, Mg2+, Na+ đều có tính chọn lọc kém hơn so với amoni và tính chọn lọc của amoni

gần ngang với Kali.

Phương pháp sinh học

Ở phương pháp sinh học bao gồm hai quá trình nối tiếp nhau là nitrat hoá và khử

nitrat hoá như sau:

Quá trình nitrat hoá:

Quá trình chuyển hoá về mặt hoá học được viết như sau:

+ + 1,5O2 → NO2

- + 2H+ + H2O

NH4

- - + 0,5O2 → NO3

NO2

Phương trình tổng:

+ + 2O2 → NO3

- + 2H+ + H2O

NH4

Đầu tiên, amoni được oxy hóa thành các nitrit nhờ các vi khuẩn Nitrosomonas,

Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus. Sau đó các ion nitrit bị oxy hóa thành nitrat

nhờ các vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus. Các vi khuẩn nitrat hóa

Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng. Năng lượng sinh

ra từ phản ứng nitrat hóa (Nitơ amoni là chất nhường điện tử) được vi khuẩn sử dụng

trong quá trình tổng hợp tế bào. Nguồn cacbon để sinh tổng hợp ra các tế bào vi khuẩn

- là chính). Ngoài ra chúng tiêu thụ mạnh O2.

mới là cacbon vô cơ (HCO3

Quá trình trên thường được thực hiện trong bể phản ứng sinh học với lớp bùn

dính bám trên các vật liệu mang - giá thể vi sinh. Vận tốc quá trình oxy hóa nitơ amoni

phụ thuộc vào tuổi thọ bùn (màng vi sinh vật), nhiệt độ, pH của môi trường, nồng độ vi

sinh vật, hàm lượng nitơ amoni, oxy hòa tan, vật liệu lọc... Các vi khuẩn nitrat hóa có

khả năng kết hợp thấp, do vậy việc lựa chọn vật liệu lọc nơi các màng vi sinh vật dính

112

bám cũng có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất làm sạch và sự tương quan sản phẩm

của phản ứng sinh hóa. Sử dụng vật liệu mang phù hợp làm giá thể cố định vi sinh cho

phép giữ được sinh khối trên giá thể, tăng tuổi thọ bùn, nâng cao và ổn định hiệu suất

xử lý trong cùng một khối tích công trình cũng như tránh được những sốc do thay đổi

điều kiện môi trường.

Quá trình khử nitrat hoá:

Để loại bỏ nitrat trong nước, sau công đoạn nitrat hóa amoni là khâu khử nitrat

sinh hóa nhờ các vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu khí (anoxic). Nitrit và nitrat

sẽ chuyển thành dạng khí N2.

Quá trình khử nitrat hoá là tổng hợp của bốn phản ứng nối tiếp nhau:

- NO2

- NO N2O N2

NO3

Quá trình này đòi hỏi nguồn cơ chất (chất cho điện tử) chúng có thể là chất hữu cơ - và các chất cho điện tử, (phổ biến là axit axetic), H2 và S. Khi có mặt đồng thời NO3

- nhận điện tử và khử về N2.

chất cho điện tử bị oxi hoá, đồng thời NO3

Vi khử tham gia vào quá trình khử nitrat bao gồm:Bacilus, Pseudômnas,

Methanomonas, Paracocas, Spiritum, Thiobacilus, …

Để thực hiện phương pháp này, người ta cho nước qua bể lọc kỵ khí với vật liệu

lọc, nơi dính bám và sinh trưởng của vi sinh vật khử nitrat. Quá trình này đòi hỏi

nguồn cơ chất - chất cho điện tử. Chúng có thể là chất hữu cơ, H2S, vv... Nếu trong

môi trường anoxic, khi đó vi khuẩn dị dưỡng sẽ sử dụng NO3

nước không có oxy nhưng có mặt các hợp chất hữu cơ mà vi sinh hấp thụ được, trong - như nguồn ôxy để ôxy - (chất nhận điện tử) bị khử thành khí hóa chất hữu cơ (chất nhường điện tử), còn NO3

nitơ.

113

- thành - sau quá trình

Vi khuẩn thu năng lượng để tăng trưởng từ quá trình chuyển hoá NO3

khí N2 và cần có nguồn cacbon để tổng hợp tế bào. Do đó khi khử NO3

nitrat hóa mà thiếu các hợp chất hữu cơ chứa cacbon thì phải đưa thêm các chất này

vào nước. Hiện nay, người ta thường sử dụng khí tự nhiên (chứa metan), rượu, đường,

cồn, dấm, axetat natri, vv... Axetat natri là một trong những hoá chất thích hợp nhất.

Đây là phương pháp xử lý amoni được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước

quan tâm nghiên cứu và cũng cho được nhiều kết quả khả quan. Mặc dù xử lý sinh học

cũng được thực hiện bằng nhiều quá trình vật lý, hoá học và hoá lý nhưng phương pháp

sinh học lại mang một ý nghĩa hoàn toàn khác và ngày càng trở nên quan trọng.

Phương pháp vi sinh xuất phát từ những tính năng của nó như xử lý dể dàng các sản

phẩm trong nước, không gây ô nhiễm thứ cấp đồng thời cho ra sản phẩm nước với một

chất lượng hoàn toàn bảo đảm sạch về mặt hoá chất độc hại và ổn định về hoạt tính

sinh học, chất lượng cao (cả về mùi, vị và tính ăn mòn).

114

KẾT LUẬN

Kết quả nghiên cứu sự hình thành các hợp chất Nito trong nước dưới đất vùng Hà

Nội cho phép tổng quát bới các kết luận sau đây:

1. Vùng nghiên cứu có các điều kiện khí tượng, thủy văn tốt để tàng trữ một trữ

lượng nước dưới đất lớn và chất lượng tốt. Tuy nhiên, bên cạnh đó, khu vực này cũng

bị tác động bởi một loạt các yếu tố tự nhiên và nhân tạo gây ảnh hưởng xấu đến chất

lượng nguồn nước: các yếu tố địa chất (các tầng đất yếu, sét ẩm), các cửa sổ địa chất

thủy văn, hiện tượng khai thác nước quá mức và xả thải.

2. Nước dưới đất khu vực nghiên cứu chủ yếu là nước nhạt với độ tổng khoáng

hóa tầng qh luôn cao hơn qp. Bicacbonat Canxi và Bicacbonat Canxi- Magie là kiểu

hóa học đặc trưng. Ô nhiễm các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn, và As phổ biến rộng

khắp trong nước dưới đất khu vực nghiên cứu.

3. Nhiễm bẩn bởi các hợp chất Nito trong nước dưới đất khu vực nghiên cứu chủ

yếu là ô nhiễm Amoni. Hàm lượng Amoni trong nước dưới đất tầng qh và qp đều khá

cao và phân bố trên diện rộng. Hàm lượng Amoni trong nước dưới đất tầng qh cao hơn

tầng qp và dao động mạnh theo mùa. Trong giai đoạn nghiên cứu, nhiễm bẩn Amoni có

xu hướng tăng theo thời gian cả về diện và lượng ở cả hai tầng chứa. Ô nhiễm Nitrit và

Nitrat chỉ xảy ra cục bộ tại một vài điểm quan trắc.

Theo diện và mức độ nhiễm bẩn có thể chia ra ba vùng nhỏ: ô nhiễm nhẹ ở phía

Bắc sông Hồng, ô nhiễm vừa ở khu vực kẹp giữa sông Hồng và sông Đuống, ô nhiễm

nặng ở khu vực phía Nam thành phố.

4. Nguyên nhân chính gây nhiễm nước dưới đất khu vực phía Nam thành phố

được chủ yếu là do quá trình khoáng hóa của vật chất hữu cơ đa nguồn : vật chất hữu

cơ có sẵn trong tầng chứa nước, sự thấm xuống của các nguồn thải trên bề mặt do các

hoạt động nhân sinh, hoạt động sản xuất công nghiệp qua các cửa sổ thủy văn hay

trong phân bón động vật trong nông nghiệp…Nguyên nhân phụ là sự đóng góp nguồn

115

vô cơ cũng gây nên tình trạng ô nhiễm Amoni ở một số khu vực canh tác của khu vực

nghiên cứu như phía Bắc sông Hồng ,Gia Lâm và phía Nam vùng nghiên cứu.

5. Nhiễm bẩn các hợp chất Nito đang có xu hướng mở rộng diện tích và gia

tăng về hàm lượng. Vì vậy, chúng ta cần phải củng cố và xây dựng hệ thông mạng lưới

quan trắc khu vực và địa phương để đảm bảo theo dõi được diễn biến phát triển của

quá trình ô nhiễm, nhằm có các giải pháp xử lý kịp thời. Tuy rằng nước dưới đất đã bị

nhiễm bẩn ở một số khu vực với mức độ khác nhau nhưng cũng có các giải pháp hữu

hiệu để phòng ngừa, giảm thiểu và chống lại sự nhiễm bẩn đảm bảo chất lượng nước

sinh hoạt cho người dân./.

116

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ Tài nguyên và Môi Trường (2009), Hệ thống văn bản mới về bảo vệ môi

trường 2009, Quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường, Nhà xuất bản

Thống kê, Hà Nội.

2. Nguyễn Kim Cương (1991), Địa chất thủy văn. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ

thuật, Hà Nội

3. Nguyễn Văn Đản (2010), “Trữ lượng nước dưới đất vùng thành phố Hà Nội và

định hướng điều tra đánh giá, khai thác sử dụng”, Tạp chí Các Khoa học về

Trái Đất, Số 32(2)/6/2010, tr.117-123.

4. Nguyễn Văn Đản, Nguyễn Thị Dung (2004), Hiện trạng nhiễm bẩn nước dưới

đất vùng Hà Nội. Tạp chí địa chất loạt A, Số 280/1-2/2004, Hà Nội.

5. Trịnh Văn Giáp (2006), “ Sử dụng kĩ thuật đồng vị để nghiên cứu đánh giá

nguồn gốc nhiễm bẩn các hợp chất Nito trong nước ngầm khu vực Hà Nội”,

Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ, Bộ Khoa học Công

nghệ.

6. Nguyễn Thị Hạ (2006), Sự hình thành thành phần hóa học nước dưới đất trong

trầm tích Đệ Tứ vùng đồng bằng Bắc Bộ và ý nghĩa của nó đối với cung cấp

nước, Luận án tiến sĩ địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

7. Nguyễn Văn Đản (2000), “Tổng quát đặc điểm địa chất thủy văn các trầm tích

bở rời các đồng bằng châu thổ Việt Nam và vấn đề cung cấp nước”, Hội

thảo quốc tế "Ô nhiễm As: Hiện trạng, tác động đến sức khoẻ con người và

các giải pháp phòng chống", Hà Nội12/2000, tr.55-69.

117

8.Trần Duy Hùng (2013), Đánh giá tình hình suy thoái tài nguyên nước dưới đất

vùng thành phố Hà Nội và đề xuất các giải pháp bảo vệ, Luận văn thạc sỹ,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

9.Trần Thị Hạ (2007), “Báo cáo quan trắc động thái nước dưới đất vùng Hà Nội

2007”, lưu trữ tại Trung tâm quan trắc và phân tích tài nguyên môi trường

Hà Nội.

10.Đặng Thị Thanh Lộc (2010), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm nhà

máy nước Pháp Vân – Hà Nội bằng biện pháp sinh học với vật liệu màng

ngập nước trên mô hinh pilot, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Huế .

11. Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc (2010), Báo cáo

kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên nước vùng thành phố Hà Nội.

Lưu trữ Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hà Nội.

12. Phạm Khắc Liệu (2008), “Phát triển quá trình xử lý sinh học loại nitơ trong

nước thải dựa trên cở sở phản ứng anammox”. Tạp chí khoa học Đại Hoc

Huế, số 48/2008, tr.109-116.

13.Trần Ngọc Lan (2007), Hóa học nước tự nhiên. Nhà xuất bản Đại học Quốc

gia Hà Nội, Hà Nội.

14.Đặng Mai (2004), Toán ứng dụng trong địa chất, Nhà xuất bản Đại học Quốc

gia Hà Nội.

15.Đặng Mai, Nguyễn Thùy Dương, Đặng Quang Khang (2010), “Đặc điểm địa

hóa trầm tích khu vực Hà Nội”, Hội nghị khoa học trường Đại học Khoa

học Tự nhiên Hà Nội, 11/2010, tr 80-88.

16. Đặng Mai, Nguyễn Thùy Dương, Phạm Tiến Đức, Văn Thùy Linh, Nguyễn

Văn Niệm, 2011. Ô nhiễm Arsen trong nước ngầm ở phía Tây Hà Nội: Hiện

trạng và nguyên nhân, Tạp chí Địa Chất, Loạt A, số 326/7, tr. 17 – 27.

118

17.Nguyễn Kim Ngọc và nnk (2005), Thủy địa hóa học. Nhà xuất bản Giao thông

vận tải, Hà Nội.

18. Phạm Quý Nhân (2008), “Nguồn gốc và sự phân bố Amoni và Arsenic trong

các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng”, Báo cáo tổng kết đề tài khoa

học công nghệ, Trường ĐH Mỏ Địa Chất, Hà Nội.

19. Đặng Đức Nhuận, Bùi Học, Đinh Thị Bích Liễu, Đặng Anh Minh, Nguyễn

Văn Hoàn, Nguyễn Thị Hồng Thịnh (2006), “Nhận diện nguồn gốc ô nhiễm

Ammonium trong nước ngầm khu vực phía Nam Hà Nội bằng kĩ thuật đồng

vị”, Hội thảo quốc gia Địa sinh thái và Công nghệ môi trường, Hà Nội, tr.

70-77.

20. Lê Thanh Tâm (2006), Nghiên cứu sự biến đổi các hợp chất Nito trong đới

thông khí khu vực Hà Nội, Luận án tiến sỹ Địa Chất, Trường Đại học Mỏ -

Địa chất, Hà Nội.

21. Ngô Quang Toàn (1995), Đặc điểm trầm tích và lịch sử phát triển các thành tạo đệ

tứ ở phần Đông Bắc đồng bằng sông Hồng, Luận án tiến sĩ, lưu trữ Thư viện

Quốc gia, Hà Nội

22. Vũ Nhật Thắng và nnk (2003), Địa chất và tài nguyên khoáng sản thành phố

Hà Nội. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam xuất bản, Hà Nội

Tiếng Anh

23. Appelo, C. A. J., and Postma, D. (2005), Geochemistry, groundwater and

pollution, 2nd Ed. A. A.Balkema Publisher, Amsterdam, 2005, 649 pp.

24. C. Kendal, Use of the δ18O and δ14N of nitrate to determine sources of

nitrate in early spring run off in rorested catchments. IAEA-SM-336/29.

119

25. Dorina Murgulet , Geoffrey R. Tick (2013), “Understanding the sources and

fate of nitrate in a highly developed aquifer system”, Journal of

Contaminant Hydrology (155), pp 69-81.

26. Driscoll, Charles T; Whitall, David; Aber, John; Boyer, Elizabeth (2003),

“Nitrogen pollution in the northeastern United States: Sources, effects, and

management options”, Bioscience 53.4, pp 357-374.

27.IAEA (2002), “Water and Environment Newsletter of the Isotope Hydrology

Section”, International Atomic Energy Agency. Issue No. 16, Nov 2002: 5.

28. Janfang Jin, Yingxu Chen, Feier Wang, Norio Ogura. (2004), “Detection

nitrate sources in urban groundwater by isotopic and chemical indicators,

Hangzhoucity, China”, Environ. Geology (45), pp 1017-1024.

29. Jenny Norrman , Charlotte J. Sparrenbom, Michael Berg, Dang Duc Nhan,

Pham Quy Nhan, Hakan Rosqvist, Gunnar Jack, Emma Sigvardsson, David

Baric, Johanna Moreskog, Peter Harms-Ringdahl, Nguyen Van Hoan

(2008), “Arsenic mobilisation in a new well field for drinking water

production along the Red River, Nam Du, Hanoi”, Applied

Geochemistry(19), pp 3127–3142.

30. Qing Fu, Binghui Zheng, Xingru Zhao, Lijing Wang, Changming Li (2013),

“Ammonia pollution characteristics of centralized drinking water sources in

China”, Journal of Environmental Sciences (10), pp 1739–1743.

120