ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

Trần Thị Mai

NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC ĐIỂM HÓA LÝ CỦA NƯỚC NGẦM
TẠI HAI MẶT CẮT THUỘC HUYỆN PHÚC THỌ,
PHÍA NAM SÔNG HỒNG - HÀ NỘI
GÓP PHẦN GIẢI THÍCH NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH
Ô NHIỄM ASEN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Thị Mai

NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC ĐIỂM HÓA LÝ CỦA NƯỚC NGẦM
TẠI HAI MẶT CẮT THUỘC HUYỆN PHÚC THỌ,
PHÍA NAM SÔNG HỒNG – HÀ NỘI
GÓP PHẦN GIẢI THÍCH NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH
Ô NHIỄM ASEN

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301

đặc biệt tại các vùng đồng bằng, đô thị đông dân cư. Vì nước ngầm thường được coi
là sạch hơn nước mặt do không tiếp xúc trực tiếp với các nguồn thải con người tạo
ra. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã cho thấy nước ngầm tại một số vùng có hàm
lượng asen, sắt, amoni, mangan,… cao hơn tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần. Khi
nước ngầm này được sử dụng cho mục đích ăn uống thì mức độ vượt tiêu chuẩn lại
càng nghiêm trọng.
Các quá trình tự nhiên như mưa, các dòng chảy nước mặt và các quá trình vận động
của địa chất thủy văn cũng như những hoạt động kinh tế của con người làm cho đặc
tính hóa lý của nước ngầm biến đổi rất phức tạp. Để góp phần đánh giá chất lượng
nước ngầm cung cấp cho sinh hoạt và sản xuất, rất nhiều tác giả đã tiến hành nghiên
cứu các đặc tính hóa lý nước ngầm ở các khu vực có đặc điểm địa chất thủy văn
khác nhau. Địa điểm nghiên cứu mà đề tài lựa chọn là khu vực phía Nam sông
Hồng nằm trong vùng đồng bằng bồi tích sông Hồng được hình thành bởi các trầm
tích Đệ Tứ cách đây khoảng 20 nghìn năm do sự kết hợp ảnh hưởng của nhiều hoạt
động địa chất trong quá khứ, có cấu trúc địa chất phức tạp được biến đổi từ một khu
vực tích tụ trầm tích dưới mực nước biển thành khu vực chịu sự phong hóa, sói mòn
nằm trên mực nước biển. Với đối tượng nghiên cứu là các thành phần hóa lý của
nước ngầm như các nguyên tố đa lượng, vi lượng, các chất hữu cơ, pH, nhiệt độ, độ
dẫn, hàm lượng ôxi hòa tan và mối quan hệ giữa các thành phần này trong môi
trường nước ngầm của khu vực nghiên cứu. Từ đó, tìm hiểu nguyên nhân hình
thành ô nhiễm As trong nước ngầm tại khu vực này.

2


Xuất phát từ lý do trên, luận văn được thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu đặc
tính hóa lý của nước ngầm tại hai mặt cắt thuộc huyện Phúc Thọ, phía nam sông
Hồng - Hà Nội, góp phần giải thích nguyên nhân hình thành ô nhiễm Asen”.

3

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Địa điểm nghiên cứu
Để nghiên cứu một hiện tượng tự nhiên cần phải chon khu vực ít chịu tác
động của con người, chính vì vậy mà luận văn chọn một địa điểm nghiên cứu cụ thể
là khu vực thuộc huyện Phúc Thọ, Hà Nội, cách Hà Nội khoảng 30km. Khu vực
nghiên cứu nằm nằm giữa núi Ba Vì và sông Hồng và bao gồm một phần sông Đáy.
Diện tích khu vực nghiên cứu khoảng 300km2 và hai mặt cắt nằm cách nhau khoảng
15km có vị trí ở hai bên sông Đáy. Khu vực này có mật độ dân cư thấp (khoảng 100
người/km2) nên các hoạt động khai thác nước ngầm cho các mục đích sinh hoạt,
tưới tiêu tương đối thấp, và không có các nhà máy nước cấp sử dụng nước ngầm.
Do đó nước ngầm ở khu vực này ít bị ảnh hưởng bởi các hoạt động khai thác và sử
dụng nước ngầm của con người
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là nguồn nước ngầm thuộc một số huyện
phía Tây Bắc Hà Nội với 50 mẫu nước giếng khoan nhà dân và hai mặt cắt A, B
thuộc huyện Phúc Thọ, Hà Nội với 51 giếng khoan quan trắc.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp tổng quan tài liệu
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu nước ngầm
2.3.3. Phương pháp lập bản đồ
2.4. Phương pháp phân tích hóa học
2.4.1. Các chỉ số phân tích tại hiện trường
- Độ kiềm được xác định bằng phương pháp chuẩn độ GRAN với dung dịch
HCl 0,05M ngay tại hiện trường.
- Phân tích các ion Fe2+, PO43-

6


Nồng độ Fe(II), photphat, được đo bằng quang phổ hấp thụ phân tử tại hiện

Nồng độ các anion trong nước ngầm thường được xác định bằng phương pháp
sắc ký ion. Nguyên tắc của phương pháp này là các anion trong mẫu nước được tách
khỏi các thành phần khác sau khi đi qua cột tách và được phát hiện bởi detector độ
dẫn (CDD) và các anion được định lượng dựa vào giá trị độ dẫn.
 Xác định hàm lượng metan (CH4)
Khí metan trong nước ngầm được xác định bằng phương pháp sắc ký khí, sử
dụng cột thủy tinh nhồi chất hấp phụ (Porapak T) và detectơ dẫn nhiệt (TCD).
2.5. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu
2.5.1. Thiết bị và dụng cụ
2.5.2. Hóa chất

8


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc điểm hóa lý nước ngầm giếng nhà dân thuộc khu vực nghiên cứu
Bảng kết quả phân tích một số thành phần hóa lý trong nước ngầm tại các
giếng nhà dân.
Nước sông

Nước giếng khoan
Khoảng nồng

Hồng

QCVN 09:

Phần trăm

2008/BTNMT


EC (µS/cm)

43,5 – 1573

635

604

290

-

-

Nhiệt độ (oC)

25,4 – 28,3

26,4

26,4

30

-

-

0,4 – 4,3

-

+

0,5 – 81,6

2,7

5,9

1,5

-

-

Ca2+


0,2

6,2

0,6

15

12

SO42-




có nồng độ thấp nhất. Nhìn chung, nước ngầm khu vực này có nồng độ Ca 2+, Mg2+
khá cao, phân bố chủ yếu ở bờ phải sông Đáy, ngược lại nồng độ Na + cao tập trung

9


hầu hết ở phía bờ trái sông Đáy. Nồng độ K+ trong nước tương đối thấp trên toàn bộ
khu vực nghiên cứu và có một mẫu bị nhiễm bẩn do nước mặt xâm nhập.
Sự phức tạp trong cấu trúc nước ngầm khu vực nghiên cứu không chỉ thể
hiện ở sự phân bố của các cation chính mà còn thể hiện ở sự phân bố của các anion.
Nồng độ SO42- trong mẫu nước nghiên cứu thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho
nước ngầm (400mg/L). Số mẫu nước có nồng độ NO3- vượt tiêu chuẩn nước ngầm
(15mg/L) là 12% trong tổng số mẫu được phân tích. Nồng độ nitrat trong các mẫu
nước được nghiên cứu tương đối thấp, mẫu có nồng độ dưới 0,5mg/L chiếm đến
70%. Nồng độ cao nhất tại các xã Tam Thuấn, Quốc Oai và Thạch Thất thuộc khu
vực bờ trái và cách xa sông Đáy. Nồng độ thấp của ion SO42- và NO3- trên hầu hết
khu vực nghiên cứu cho thấy môi trường nước ngầm ở đây có tính khử.
Nước ngầm khu vực nghiên cứu là loại nước khoáng hóa với nồng độ các
thành phần Ca2+, Mg2+ và giá trị EC cao chủ yếu ở bờ phải sông Đáy. Nồng độ oxi
hòa tan và các anion có tính oxy hóa như NO3-, SO42- thấp cho thấy nước ngầm có
tính khử. Những giếng có nồng độ thấp phân bố chủ yếu bên bờ phải sông Đáy thể
hiện môi trường nước ngầm tại đây có tính khử hơn so với bờ trái.
3.1.2. Các thành phần vi lượng
Kết quả phân tích cho thấy khu vực nghiên cứu bị ô nhiễm As, Fe, NH4+ và
Mn2+ với tỉ lệ số mẫu vượt tiêu chuẩn lần lượt là 42%, 50%, 90% và 24%. Vì vậy,
nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe là rất cao, khi sử dụng nguồn nước này làm nước
ăn uống mà không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để.
Mối tương quan thuận được phát hiện giữa hai thành phần As và Fe ở bờ
phải sông Đáy khi những vị trí có nồng độ As cao thì Fe cũng cao. Điều này phù
hợp với giả thuyết về sự giải phóng As cùng với quá trình khử hòa tan khoáng sắt

Theo kết quả phân tích các mẫu nước giếng khoan ở nước ngầm giếng nhà
dân, As phân bố chủ yếu ở bờ phải sông Đáy, đây là khu vực có tính khử hơn bờ
trái sông. Phân tích As từ hai mặt cắt nằm hai bên sông Đáy cũng cho kết quả tương
tự, nồng độ As ở mặt cắt B (Tam Thuấn, Tân Hội) nằm bên bờ phải sông Đáy cao
hơn so với mặt cắt A (Cẩm Yên, Phúc Hòa) nằm bên bờ trái.
Khi độ sâu các giếng quan trắc tăng tại Phúc Hòa, Tam Thuấn nồng độ As
tăng nhẹ và tại Tân Hội nồng độ As tăng nhanh. Sự tăng nồng độ As theo chiều sâu
có thể do càng xuống sâu thì môi trường càng trở nên khử hơn, hạn chế sự khuếch
tán của oxi không khí vào nước ngầm cũng như sự xâm nhập của nước mặt. Môi
trường càng khử thì quá trình hòa tan các loại đá khoáng trong tầng chứa nước càng
diễn ra mạnh hơn. Quá trình hòa tan các loại khoáng Fe oxit là quá trình đáng quan
tâm nhất, do trong các tầng chứa nước asen chủ yếu hấp phụ trên bề mặt hoặc trong
cấu trúc của các khoáng Fe oxit. Quá trình hòa tan các khoáng, đặc biệt là khoáng
oxit sắt sẽ giải phóng asen vào trong nước ngầm.
3.2.1. Mối tương quan giữa một số thành phần mang tính oxi hóa và As trong nước
ngầm tại hai mặt cắt
Các thành phần đặc trưng cho tính oxy hóa DO, NO3- có nồng độ rất thấp
trong nước ngầm của cả 4 vị trí thuộc hai mặt cắt, riêng SO42- tại mặt cắt A có nồng
độ cao hơn so với mặt cắt B và phân bố ngược lại với sự phân bố của As trong nước
ngầm trên hai mặt cắt. Nồng độ thấp của các thành phần oxy hóa này trong nước
ngầm là do chúng được vi sinh vật sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ và tạo ra
các sản phẩm khử, làm giảm tính oxy hóa của môi trường và hình thành môi trường
có tính khử hơn, dẫn đến quá trình hòa tan các khoáng sắt oxit đồng thời giải phóng
As. Tóm lại, kết quả phân tích cho thấy mối tương quan thuận giữa As với thành
phần oxi hóa SO42- và thành phần cạnh tranh hấp phụ PO43- trong sự phân bố ở khu
vực nghiên cứu theo cả không gian rộng và độ sâu.
3.2.2. Mối tương quan giữa một số thành phần mang tính khử và As trong nước
ngầm tại hai mặt cắt

12

lợi cho quá trình giải phóng As từ trầm tích vào nước ngầm. Như vậy, nguyên
nhân hình thành ô nhiễm asen khu vực nghiên cứu là do quá trình khử hòa tan
các khoáng oxit sắt đồng thời giải phóng asen vào nước ngầm và sự cạnh tranh
hấp phụ của photphat với asen trên bề mặt khoáng trong tầng chứa nước.

14


KIẾN NGHỊ
1. Tiếp tục nghiên cứu đặc điểm trầm tích và điều kiện thủy văn khu vực để làm
rõ hơn mối tương quan thuận nghịch của asen với sắt và nguyên nhân hình
thành ô nhiễm Asen. Từ đó, dự đoán khu vực ô nhiễm As chính xác hơn để
tránh sử dụng và khai thác nguồn nước ngầm bị ô nhiễm
2. Kết quả phân tích cho biết nước ngầm khu vực bờ phải sông Đáy bị ô nhiễm
asen, mangan, amoni. Vì vậy cần khuyến cáo các hộ gia đình nằm trong khu
vực ô nhiễm có các biện pháp để hạn chế ảnh hưởng của các thành phần độc hại
này tới sức khỏe, như xử lý bằng bể lọc cát hoặc sử dụng các thiết bị lọc khác
có khả năng loại bỏ các thành ô nhiễm trước khi sử dụng.
3. Vì tác nhân chính tạo điều kiện thuận lợi để giải phóng As là vậy chất hữu cơ
nên cần hạn chế ô nhiễm As trong nước ngầm bằng cách giảm thiểu sự xâm
nhập của chất hữu cơ xuống các tầng chứa nước. Và tránh khai thác nước ngầm
ở các khu vực bị ô nhiễm hữu cơ.

15