HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN HẢO

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN
TRONG NƯỚC NGẦM HUYỆN TIÊN DU,
TỈNH BẮC NINH

Chuyên ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

60 44 03 01

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Đoàn Văn Điếm

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của tôi,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đoàn Văn Điếm.
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này
trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hảo

ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục viết tắt .............................................................................................................. v
Danh mục bảng ............................................................................................................... vi
Danh mục hình ................................................................................................................ vii
Trích yếu luận văn thạc sĩ .............................................................................................. viii
Thesis abstract.................................................................................................................. ix
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

1.2.

Giả thiết khoa học ............................................................................................... 1

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 1



Độc học của Asen ............................................................................................... 6

2.1.4.

Tiêu chuẩn về Asen .......................................................................................... 10

2.2.

Hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm....................................................... 11

2.2.1.

Tích lũy Asen trên Thế giới .............................................................................. 11

2.2.2.

Tích lũy Asen ở Việt Nam ................................................................................ 11

2.2.3.

Hiện trạng tích lũy Asen trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh........................................ 13

2.3.

Tổng quan nước ngầm địa bàn nghiên cứu....................................................... 14

2.3.1.

Giới thiệu về nước ngầm huyện Tiên Du ......................................................... 14


Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 21

3.5.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 21

3.5.1.

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp............................................................... 21

3.5.2.

Phương pháp quan trắc, phân tích As trong môi trường................................... 21

3.5.3.

Phương pháp xây dựng mạng lưới quan trắc .................................................... 22

3.5.3.

Phương pháp chuyên gia................................................................................... 26

3.5.4.

Phương pháp mô phỏng minh hoạ số liệu ........................................................ 26

3.5.5.

Phương pháp điều tra phỏng vấn người dân ..................................................... 26

Thảo luận .......................................................................................................... 53

Phần 5. Kết luận và kiến nghị...................................................................................... 55
5.1.

Kết luận............................................................................................................. 55

5.2.

Kiến nghị .......................................................................................................... 55

Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 57

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa Tiếng Việt

BTNMT

Bộ Tài Nguyên và Môi trường

BVMT

Bảo vệ môi trường


Quy chuẩn cho phép

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCN

Tầng chứa nước

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

USD

Đô la Mỹ

v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Tính chất hóa học của nguyên tử Asen .......................................................... 3
Bảng 2.2. Phân bố diện tích dân số huyện Tiên Du ..................................................... 15
Bảng 2.3. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước huyện Tiên Du ......................................... 19

Hình 2.7.

Mô hình mô phỏng hệ thống nước ngầm trong môi trường 4 lớp trên
mô hình huyện Tiên Du ............................................................................. 17

Hình 3.1.

Phương pháp nghiên cứu được thể hiện trong sơ đồ ................................. 22

Hình 3.2.

Cơ sở dữ liệu xây dựng mạng lưới quan trắc ............................................ 22

Hình 3.3.

Bản đồ ô lưới lấy mẫu nước ngầm huyện Tiên Du .................................... 23

Hình 4.1.

Vị trí địa huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh..................................................... 28

Hình 4.2.

Biểu đồ kết quả phân tích Asen huyện ...................................................... 41

Hình 4.3.

Các bước mô phỏng phân vùng ô nhiễm ................................................... 42

Hình 4.4.

và bị ảnh hưởng do các nhà máy hoá chất, các khu khai thác quặng, những khu
vực nông nghiệp sử dụng chất bảo quản thực vật.
Đề tài “Đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm, huyện Tiên
Du, tỉnh Bắc Ninh” là cơ sở khoa học để đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong
nguồn nước ngầm dùng trong sinh hoạt của nhân dân, từ đó xác định mức độ tích
lũy Asen trong các nguồn nước ngầm trên phạm vi huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh,
khoanh vùng chi tiết nguồn nước ngầm có hàm lượng Asen vượt TCCP
(>0,05mg/l). Trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp quản lý, xử lý tích lũy Asen đối với
từng vùng, từng lĩnh vực trên địa bàn huyện và tỉnh Bắc Ninh
Đề tài đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm, huyện Tiên Du,
tỉnh Bắc Ninh tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu như: Phương pháp quan
trắc, phân tích tại hiện trường, phương pháp phân tích phòng thí nghiệm phương
pháp điều tra phỏng vấn và mô phỏng số liệu.
Căn cứ vào diện tích và nhu cầu sử dụng nước tôi tiến hành lấy 53 mẫu
nước gầm và được teskit tại hiện trường. Mẫu nước có hàm lượng cao sẽ được
gửi về phòng thí nghiệm để phân tích, từ kết quả phân tích phân vùng ô nhiễm
như sau:
Tích lũy Asen trong nước ngầm dùng cho sinh hoạt có hàm lượng cao: Gồm
xã Tân Chi có 2 trên 7 điểm lấy mẫu hàm lương Asen > 0,01mg/l.
Khu vực có hàm lượng Asen từ 0,001-0,009: gồm 11 xã là Phú Lâm, Nội Duệ.
Hoàn Sơn, Hiên Vân, Việt Đoàn, Phật Tích, Cảnh Hưng, Tri Phương, Minh Đạo.
Khu vực không phát hiện được Asen: Hàm lượng Asen
- Using water filter system in each family.

ix


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Asen (As) là một chất độc (với hàm lượng lớn) thường gọi là thạch tín, có
độc tính gấp 4 lần thuỷ ngân, nhiễm độc nặng nhất của Asen là gây ung thư.
Nguyên nhân chủ yếu khiến nước ngầm ở nước ta bị nhiễm thạch tín là do cấu
tạo tự nhiên của địa chất và bị ảnh hưởng do các nhà máy hoá chất, các khu khai
thác quặng, sản xuất nông nghiệp sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật và một phần
cũng là do giếng khoan không thực hiện đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật khoan
giếng của UNICEF khiến chất bẩn, độc hại bị nhiễm xuống mạch nước ngầm.
Theo điều tra của Tổng cục bảo vệ môi trường năm 2008 cho thấy nguồn
nước ngầm đã bị nhiễm Asen từ lâu như khu vực Hà Nội (Hà Tây cũ), nhiều
giếng có nồng độ Asen cao hơn từ 2 đến 50 lần nồng độ cho phép (Theo tiêu
chuẩn WHO là 0.01 mg/l) và cao hơn 10 đến 15 lần so với tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN: 0.05 mg/l).
Từ những thực tại trên Bộ Tài Nguyên và Môi trường đã chỉ đạo các bộ,
ngành, địa phương tiến hành triển khai đề án “Giảm thiểu tác hại của Asen trong
nguồn nước sinh hoạt ở Việt Nam”.
Đề tài “Đánh giá hiện trạng tích luỹ asen trong nước ngầm, huyện Tiên
Du, tỉnh Bắc Ninh” được thực hiện có ý nghĩa hết sức quan trọng, là cơ sở khoa
học để đánh giá hiện trạng tích luỹ asen trong nguồn nước ngầm dung trong sinh
hoạt của nhân dân, là cơ sở để đưa ra các giải pháp quản lý, xử lý tích luỹ asen đối
với từng vùng, từng lĩnh vực trên địa bàn huyện và tỉnh Bắc Ninh.
1.2. GIẢ THIẾT KHOA HỌC
Nếu có những kết quả đánh giá hiện trạng tích lũy Asen, xác định được
những vị trí có nồng độ Asen cao để cảnh báo cho người dân tại những khu vực

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ ASEN
2.1.1. Nguyên tố Asen (As)
As chiếm 1.10-4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất, chúng tồn tại chủ
yếu ở dạng khoáng vật sunfua: Sunfide Orpiment vàng – As2S3 và Realgar đỏ As4S4;…
Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, Asen nằm ở phân
nhóm V với một số các đặc trưng:
Bảng 2.1. Tính chất hóa học của nguyên tử Asen
Ký hiệu hoá học

As

Z

33

Cấu hình e

[Ar]3d104s24p3

Rn/tử (Ao)

1,48

3-

o


Nhiệt độ nc ( C)

817

0

Nhiệt độ s ( C)

614

As tồn tại ở hai dạng kim loại và không kim loại:
Ở dạng không kim loại, As là chất rắn màu vàng (còn gọi là As vàng) được
tạo nên khi làm ngưng tụ hơi, có mạng lưới lập phương (giống Photpho trắng),
kiến trúc mạng lưới bao gồm các phân tử As4 liên kết với nhau bằng lực
Vanderwaals. Phân tử As4 có cấu tạo hình tứ diện đều với các nguyên tử As nằm
ở đỉnh. Do có mạng lưới phân tử nên As vàng kém bền ở nhiệt độ thường dưới
tác dụng của ánh sáng dễ chuyển sang dạng kim loại (dạng bền hơn).
Dạng kim loại có màu bạc trắng, hơi xám (gọi là As xám). As xám có cấu
trúc dạng Polime, có mạng lưới nguyên tử giống Photpho đen, có khả năng dẫn
nhiệt, dẫn điện nhưng giòn có thể nghiền thành bột dễ dàng.

3


As tồn tại ở các mức oxi hóa -3, +3, +5 với các hợp chất As (III) (Asenhidrua,
Các Asenua kim loại, Asen (III) oxit – As2O3, Acid Asenous, Asensunfua: As4S6.
Asentrihalogenua: AsX3) và hợp chất As (V) (Asen oxit: As2O5 ; Acid Asenic ; Asen
Sunfua: As2S5; Asen Pentahalogenua: Chỉ có AsF5) (Đặng Kim Chi, 2008).
2.1.2. Dạng tồn tại của Asen trong môi trường

Những dạng hợp chất này minh hoạ cho sự đa dạng của các trạng thái oxy hoá
của As và kết quả là đưa đến sự phức tạp về hoá tính của nó trong môi trường.
Trong pha nước với môi trường thoáng khí axit, Asen chiếm ưu thế ở pH
cực kỳ thấp (pH
Sự methyl hoá của As đóng vai trò quan trọng bởi vì kết quả của quá trình
là tạo ra các sản phẩm cực độc:

Nguồn: Đặng Kim Chi (2008)

Hình 2.1. Sự chuyển hóa trimethylarsine thành các sản phẩm cực độc
* Độc học của Asen
Về mặt sinh học, As là một chất độc có thể gây một số bệnh trong đó có
ung thư da và phổi. Mặt khác As có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng hợp protit
và hemoglobin. As ảnh hưởng đến thực vật như một chất cản trao đổi chất, làm
giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trường thiếu photpho. Trong môi
trường sinh thái, các dạng hợp chất As hóa trị (3) có độc tính cao hơn dạng hóa
trị (5). Môi trường khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị 5

7


chuyển sang As hóa trị 3. Trong các hợp chất của As trong môi trường thì
Asenite đáng được quan tâm tới nhiều nhất bởi vì tính độc của nó cao hơn gấp 10
lần so với Asenate và hơn gấp 70 lần so với các dạng methyl hoá của nó, trong
khi đó DMA, MMA ít độc hơn còn AB và AC lại gần như không độc.
Sự nhiễm độc As còn gọi là Asenicosis xuất hiện như một tai họa môi
trường đối với sức khỏe con người trên thế giới. Theo các nghiên cứu những
người sống trên khu vực có hàm lượng As trong nước giếng khoan cao hơn 0,05
mg/l cho thấy tới 20% dân cư bị xạm da, dầy biểu bì và có hiện tượng ung thư da.
Hiện chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc As.
Thông thường Asen đi vào cơ thể con người trong một ngày đêm thông qua
chuỗi thức ăn khoảng 1mg và được hấp thụ vào cơ thể qua đường dạ dày nhưng
cũng dễ bị thải ra. Hàm lượng As trong cơ thể người khoảng 0.08-0.2 ppm, tổng
lượng As có trong người bình thường khoảng 1,4 mg. As tập trung trong gan,

hiện sau 5 đến 10 năm uống nước nhiễm thạch tín quá tiêu chuẩn.
Giai đoạn biến chứng: khi các triệu trứng lâm sàng càng trở nên trầm trọng
hơn, gan thận và lách sưng to, cơ thể bị viêm giác mạc, viêm phế quản và đái
tháo đường.
Giai đoạn cuối: Sự xuất hiện của bệnh ung thư (da, phổi...) As (III) thể hiện
độc tính của nó bằng sự tấn công vào nhóm –SH làm ức chế hoạt động của
enzyme Dihydrolipoic acid protein là enzyme trong chu trình acid citric.

9


Mặt khác do có tính chất hóa học tương tự như photpho mà As cũng có thể gây
tương tác xấu trong các quá trình sinh hóa có sự tham gia của photpho. Chẳng
hạn trong sự tạo thành ATP (ademosine triphoglyphate) khi có mặt của As sẽ gây
trở ngại trong quá trình tạo 1,3 – Diphosphoglycerate cho ra sản phẩm 1 – Aseno
– 3 – phosphoglycerate gây hiệu ứng xấu cho cơ thể:

Nguồn: Trần Thị Thanh Hương (2010)

2.1.4. Tiêu chuẩn về Asen
Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm QCVN
09:2008/BTNMT, tiêu chu4ẩn nước ngầm đối với Asen là 0,05 mg/L.
QCVN 01:2009/BY4T Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
ăn uống.
Trước thảm hoạ thạch tín đang hiện hữu ở nhiều Quốc gia bị nhiễm Asen,
trong đó Băng-la-đét ngh4iêm trọng nhất, ngày 24/5/2000, Cục Bảo vệ môi
trường Hoa Kì (EPA) quyết định giảm thông số Asen trong Tiêu chuẩn nước
uống của Hoa Kì từ 0,05 mg As/L, ngang TCVN, xuống còn 0,005 mg As mg/l.
Tổ chức Y tế Thế giới (4WHO) từ năm 1993 đến nay, có khuyến cáo, nồng
độ Asen trong nước uống không được lớn hơn 0,01mg/L. Từ năm 2002, Bộ Y tế

nông thôn (2008), tại châu thổ sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng
nhất là phía Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình,
Thái Bình và Hải Dương. Ở Đồng bằng sông Cửu Long, cũng phát hiện nhiều
giếng khoan có nồng độ Asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Hiện 21% dân
số Việt Nam đang dùng nguồn nước nhiễm Asen vượt quá mức cho phép và tình
trạng nhiễm độc Asen ngày càng rõ rệt và nặng nề trong dân cư. Song phần lớn
người dân vẫn không hề hay biết những tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe khi
tích tụ những chất độc này trong cơ thể (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012).

11


Theo kết quả điều tra của Cục Thuỷ lợi thuộc Bộ NN&PTNT ngầm tại Hà
Nội 2002, 2003, nguồn nước ngầm của Hà Nội cũng đang ở mức báo động vì bị
nhiễm Asen vượt tiêu chuẩn cho phép. Khu vực nội thành, có 32% số mẫu bị
nhiễm, các khu vực khác như Đông Anh 13%, Gia Lâm 26,5%, Thanh Trì 54%,
Từ Liêm 21% (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011).
Theo đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm của Viện Vệ sinh
y tế công cộng (Bộ Y tế), mức độ nhiễm Asen ở 4 tỉnh ĐBSCL là Long An,
Đồng Tháp, An Giang và Kiên Giang, hàm lượng khá cao, đe dọa sức khỏe của
người dân. Tại một số huyện của Đồng Tháp và An Giang, tình trạng này rất
đáng báo động khi phần lớn các mẫu khảo sát đều bị nhiễm với hàm lượng vượt
ngưỡng 100 ppb, cá biệt có những mẫu lên tới 1.000 ppb. Tổng số mẫu khảo sát
tại tỉnh An Giang là 2.699 mẫu với tỉ lệ nhiễm Asen là 20,18%, tập trung nhiều
tại một số huyện như: An Phú 97,3%, Phú Tân 53,19%, Tân Châu 26,98% và
Chợ Mới 27,82%. Hàm lượng Asen trong nước ngầm tại các huyện này khi
phân tích đều từ 100 ppb trở lên, được tìm thấy ở các giếng tầng nông, độ sâu
dưới 60m và được dùng cho sinh hoạt phổ biến trong người dân. Trong tháng
11/2006, Viện Y học lao động và môi trường TP.HCM đã tổ chức khám sức
khỏe cho người dân tại 2 huyện Tri Tôn và An Phú, kết quả có đến 10 ca nghi

chuẩn cho phép 47,17%.
Trong đó, các tỉnh có nguồn nước nhiễm Asen cao là Hà Nam (64,03%), Hà
Nội (61,63%), Hải Dương (51,99%). Đáng nói là nhiều mẫu nước có hàm lượng
Asen vượt quá 100 lần so với tiêu chuẩn cho phép (Đỗ Thanh Bái, Hồ Quý Đào
và Phạm Việt Hùng, 2007).
2.2.3. Hiện trạng tích lũy Asen trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh
Theo báo cáo kết quả điều tra hiện trạng Asen trong nguồn nước sinh hoạt
thuộc tỉnh Bắc Ninh năm 2008. Kết quả như sau:
Huyện Gia Bình: 59 hộ thuộc các xã Cao Đức, Đại Bái, Đại Lai, Nhân
Thắng, Song Giang, Thái Bảo.
Huyện Lương Tài: 22 hộ thuộc các xã An Thịnh, Lai Hạ, Phú Hoà, Tân
Lãng.
Huyện Quế Võ: 15 hộ thuộc các xã Đức Long, Hán Quảng, Chi Lăng.
Huyện Thuận Thành: 57 hộ thuộc các xã Đình Tổ, Hà Mãn, Hoài Thượng,
Nghĩa Đạo, Ngũ Thái, Trí Quả.
Thành Phố Bắc Ninh: 21 hộ Kim Chân, Phong Khê, Thị Cầu, Đáp Cầu,
Hạp Lĩnh.
Huyện Từ Sơn: 91 hộ Châu Khê, Đồng Nguyên, Hương Mạc, Phù Chẩn,
Phù Khê, Tân Hồng, TT Từ Sơn, Tương Giang (Điều tra hiện trạng Asenic trong
nguồn nước sinh hoạt thuộc tỉnh Bắc Ninh năm 2008).

13


2.3. TỔNG QUAN NƯỚC NGẦM ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU
2.3.1. Giới thiệu về nước ngầm huyện Tiên Du
Tiên Du là huyện nằm ở phía Nam thành phố Bắc Ninh, phía Bắc sông
Đuống, cách thành phố Bắc Ninh khoảng 5km và thủ đô Hà Nội 25km. Toàn
huyện có 14 đơn vị hành chính bao gồm 1 Thị trấn Lim và 13 xã: Cảnh Hưng,
Đại Đồng, Hiên Vân, Lạc Vệ, Liên Bão, Minh Đạo, Nội Duệ, Phật Tích, Phú

TT Lim
Phú Lâm
Nội Duệ
Hoàn Sơn
Liên Bão
Hiên Vân
Việt Đoàn
Phật Tích
Cảnh Hưng
Minh Đạo
Tân Chi
Lạc Vệ
Đại Đồng
Tri Phương

Phân bố diện tích dân số huyện Tiên Du
SốDân

Diện tích (km2)

10635
13611
6910
9062
9030
5769
9892
6058
5603
6087

gồm: Cát, cát pha màu xám đen, xám nâu. Chiều dày của tầng chứa nước biến
đổi từ 3,5 m (LK915) đến 9,5 m (LK917), trung bình 12,2m. Nước thuộc loại
Bicacbonat Canxi.
Các kết quả nghiên cứu địa chất thủy văn trước đây trên địa bàn vùng quy
hoạch đã xếp tầng chứa nước này vào mức độ chứa nước từ nghèo nước đến giàu
nước trung bình, chỉ có thể sử dụng khai thác nhỏ bằng giếng khơi, giếng Unicef
phục vụ sinh hoạt cho các hộ gia đình.

15