Nghiên Cứu Biến Động Chất Lượng Nước và Mực Nước Ngầm Tại Khu Vực Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội

Luận văn thạc sĩ phân tích biến động chất lượng nước và mực nước ngầm tại khu vực Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội, đánh giá tác động môi trường.

• Tác giả: Đỗ Thị Thu Phúc
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Huy Định
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Biến động chất lượng nước và mực nước ngầm tại khu vực Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái niệm, phân loại, đặc điểm của nước ngầm
• 1.1.1. Phân loại nước ngầm
• 1.1.2. Đặc điểm của nước ngầm
• 1.2. Các nghiên cứu về nước ngầm trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Các nghiên cứu về nước ngầm trên thế giới
• 1.2.2. Các nghiên cứu về nước ngầm ở Việt Nam
• 1.3. Phương pháp đánh giá theo chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI – Groundwater Quality Index)
• 1.4. Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU - ĐỐI TƯỢNG – PHẠM VI – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu chung
• 2.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Đánh giá đặc điểm mực nước ngầm
• 2.4.2. Đánh giá chất lượng nước
• 2.4.3. Đề xuất giải pháp sử dụng bền vững nguồn nước ngầm tại khu vực nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Biến động mực nước ngầm tại khu vực nghiên cứu
• 3.1.1. Biến động mực nước ngầm theo thời gian
• 3.1.2. Biến động mực nước theo không gian
• 3.2. Chất lượng nước ngầm tại khu vực Xuân Mai
• 3.2.1. Đánh giá chất lượng nước ngầm theo các quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước
• 3.2.2. Đánh giá chất lượng nước theo chỉ số GWQI
• 3.3. Đề xuất giải pháp sử dụng bền vững nguồn nước ngầm tại khu vực Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội
• 3.3.1. Biện pháp kỹ thuật
• 3.3.2. Biện pháp quản lý
• KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Biến động chất lượng nước và mực nước ngầm tại Xuân Mai Chương Mỹ Hà Nội

Nghiên cứu tập trung vào biến động chất lượng nước và mực nước ngầm tại khu vực Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội. Nước ngầm là nguồn tài nguyên quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi môi trường và gia tăng nhu cầu sử dụng nước. Khu vực nghiên cứu đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nước do hoạt động công nghiệp và sinh hoạt. Chất lượng nước được đánh giá thông qua các chỉ số như pH, TDS, và hàm lượng kim loại nặng. Mực nước ngầm biến động theo mùa, phụ thuộc vào lượng mưa và hoạt động khai thác nước ngầm.

1.1. Biến động mực nước ngầm

Mực nước ngầm tại Xuân Mai biến động đáng kể theo thời gian và không gian. Kết quả nghiên cứu cho thấy mực nước giảm dần từ mùa mưa sang mùa khô, phản ánh tác động của khai thác nước ngầm quá mức. Các khu vực như Núi Luốt và Tân Xuân ghi nhận mực nước giảm từ 2-3 mét trong năm. Sự biến động này đặt ra thách thức lớn cho quản lý nước và bảo vệ môi trường.

1.2. Chất lượng nước ngầm

Chất lượng nước tại Xuân Mai được đánh giá thông qua các chỉ số như pH, TDS, và hàm lượng kim loại nặng. Kết quả phân tích cho thấy nước ngầm bị nhiễm asen và amoni, vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Các nguồn ô nhiễm nước chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp và sinh hoạt. Đánh giá chất lượng nước theo chỉ số GWQI cho thấy chất lượng nước ở mức trung bình đến kém, đòi hỏi các biện pháp bảo vệ môi trường và quản lý nước hiệu quả.

II. Đề xuất giải pháp sử dụng bền vững nguồn nước ngầm

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý nước và bảo vệ môi trường nhằm sử dụng bền vững nguồn nước ngầm tại Xuân Mai. Các biện pháp kỹ thuật bao gồm xây dựng hệ thống quan trắc tự động và áp dụng công nghệ xử lý nước tiên tiến. Các biện pháp quản lý tập trung vào việc kiểm soát hoạt động khai thác nước ngầm và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

2.1. Biện pháp kỹ thuật

Các biện pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm xây dựng hệ thống quan trắc tự động để theo dõi mực nước và chất lượng nước. Công nghệ xử lý nước tiên tiến như lọc RO và khử asen được khuyến nghị để cải thiện chất lượng nước sinh hoạt. Các giải pháp này giúp giảm thiểu tác động của ô nhiễm nước và đảm bảo nguồn nước an toàn cho người dân.

2.2. Biện pháp quản lý

Các biện pháp quản lý tập trung vào việc kiểm soát hoạt động khai thác nước ngầm thông qua việc cấp phép và giám sát chặt chẽ. Nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường thông qua các chương trình giáo dục và tuyên truyền. Các biện pháp này nhằm đảm bảo sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước và cải thiện chất lượng cuộc sống tại Xuân Mai.

III. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu kết luận rằng biến động mực nước ngầm và chất lượng nước tại Xuân Mai đang đặt ra nhiều thách thức cho quản lý nước và bảo vệ môi trường. Các giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất nhằm đảm bảo sử dụng bền vững nguồn nước ngầm. Nghiên cứu cũng khuyến nghị tăng cường hợp tác giữa các bên liên quan để thực hiện hiệu quả các biện pháp bảo vệ môi trường và quản lý nước.

3.1. Kết luận

Nghiên cứu chỉ ra rằng mực nước ngầm và chất lượng nước tại Xuân Mai đang biến động đáng kể, chịu ảnh hưởng của khai thác nước ngầm và ô nhiễm nước. Các giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất nhằm đảm bảo sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước và cải thiện chất lượng cuộc sống.

3.2. Khuyến nghị

Nghiên cứu khuyến nghị tăng cường hợp tác giữa các bên liên quan để thực hiện hiệu quả các biện pháp bảo vệ môi trường và quản lý nước. Cần đầu tư vào hệ thống quan trắc và công nghệ xử lý nước tiên tiến để đảm bảo chất lượng nước và mực nước ngầm ổn định tại Xuân Mai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nguồn nước dưới đất đóng vai trò huyết mạch trong việc duy trì an ninh nguồn nước và ổn định hệ sinh thái toàn cầu, cung cấp khoảng 50% lượng nước sinh hoạt và 38% lượng nước tưới tiêu trên thế giới. Tại thành phố Hà Nội, mạng lưới cấp nước đô thị phụ thuộc lớn vào tài nguyên nước ngầm với 16 nhà máy nước lớn và 15 trạm sản xuất, vận hành tổng cộng 302 giếng khoan có công suất khai thác đạt 718.200 m³/ngày đêm. Bên cạnh đó, khu vực ngoại thành có khoảng 1.100 giếng khoan công nghiệp với lưu lượng 310.000 m³/ngày đêm và hơn 793.000 giếng khoan đơn lẻ phục vụ nông thôn với tổng lưu lượng khai thác khoảng 800.000 m³/ngày đêm. Thống kê y tế cho thấy khoảng 17,2 triệu người dân Việt Nam, tương đương 21,5% dân số, vẫn đang sử dụng trực tiếp nguồn nước giếng khoan chưa qua xử lý đạt chuẩn.

Thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ là một trong năm đô thị vệ tinh trọng điểm của thủ đô Hà Nội, sở hữu diện tích tự nhiên 960 ha cùng quy mô dân số trên 26.000 người, tập trung 163 doanh nghiệp và hơn 1.000 hộ kinh doanh cá thể. Áp lực đô thị hóa nhanh chóng cùng với việc khai thác nước ngầm tầng nông tự phát đang đặt nguồn tài nguyên nước dưới đất tại đây trước nguy cơ suy giảm trữ lượng và ô nhiễm cục bộ.

Đề tài luận văn thạc sĩ khoa học môi trường tập trung đánh giá toàn diện sự biến động mực nước ngầm theo không gian và thời gian trong giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2019, đồng thời kiểm định 10 thông số lý hóa và tính toán chỉ số chất lượng nước dưới đất tại 12 điểm đại diện trên địa bàn thị trấn Xuân Mai. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trắc thực nghiệm tin cậy, làm nền tảng khoa học vững chắc để các cấp quản lý xây dựng chính sách khai thác bền vững và thiết lập hệ thống xử lý nước phù hợp cho người dân địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết địa chất thủy văn động thái công trình, quy luật vận động của dòng thấm trong môi trường xốp và chu kỳ tuần hoàn tự nhiên của nước ngầm. Nước dưới đất được phân chia thành tầng chứa nước không áp sát mặt và tầng chứa nước có áp nằm sâu giữa các lớp sét cách nước. Mực nước và thành phần hóa học của tầng nông chịu sự chi phối trực tiếp từ điều kiện khí tượng, lượng mưa bổ cập, tốc độ bốc thoát hơi nước và các hoạt động kinh tế nhân sinh trên bề mặt đất.

Lý thuyết đánh giá chất lượng môi trường nước được cụ thể hóa thông qua mô hình Chỉ số Chất lượng Nước dưới đất. Phương pháp này tích hợp nồng độ của nhiều thông số lý hóa riêng biệt thành một giá trị định lượng duy nhất trên thang điểm từ 0 đến 100, phản ánh mức độ phù hợp của nguồn nước đối với mục đích sinh hoạt. Nghiên cứu tập trung vào 5 khái niệm cốt lõi: tầng chứa nước, biên độ hạ thấp mực nước, tải lượng bổ cập tự nhiên, độ khoáng hóa toàn phần và chỉ số đánh giá rủi ro ô nhiễm nước ngầm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp điều tra thực địa kết hợp quan trắc định kỳ từ tháng 5/2019 đến tháng 9/2019, đồng thời kế thừa chuỗi dữ liệu thứ cấp giai đoạn 2017 - 2018. Mực nước ngầm được đo đạc với tần suất 1 lần/tháng tại 4 vị trí giếng quan trắc đặc trưng bằng thiết bị chuyên dụng có độ chính xác cao. Cỡ mẫu chất lượng nước bao gồm 12 vị trí lấy mẫu đại diện cho 9 khu dân cư trọng điểm như Tân Xuân, Chiến Thắng, Tân Mai, Tiên Trượng và khu vực đồi núi Luốt.

Quy trình lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển được kiểm soát nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc gia về kỹ thuật lấy mẫu nước ngầm. Mẫu được chứa trong bình chuyên dụng 500 ml, bảo quản lạnh ở nhiệt độ từ 2°C đến 5°C bằng đá tinh khiết và phân tích trong phòng thí nghiệm đạt chuẩn. Nghiên cứu tiến hành phân tích 10 chỉ tiêu lý hóa cơ bản: độ pH, tổng chất rắn hòa tan, độ cứng toàn phần tính theo canxi cacbonat, nitrit, nitrat, amoni, clorua, asen, sắt tổng số và mangan. Phương pháp phân tích trắc phổ hấp thụ nguyên tử, trắc quang và so màu được lựa chọn nhằm đảm bảo giới hạn phát hiện thấp và độ lặp lại cao. Kết quả phân tích được đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước dưới đất và Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, mực nước ngầm tại khu vực nghiên cứu có sự biến động sâu sắc theo mùa khí hậu và chịu ảnh hưởng trực tiếp từ lượng mưa tự nhiên. Tại điểm quan trắc Núi Luốt thuộc Trường Đại học Lâm Nghiệp, nơi cách xa khu dân cư và không chịu áp lực khai thác nhân tạo, mực nước ngầm mùa khô dao động ở độ sâu trung bình 12,0 m và đạt mức sâu kỷ lục 13,25 m vào tháng 3/2019. Đến mùa mưa, khi lượng mưa đạt đỉnh 93,6 mm vào tháng 10/2018 và 122 mm vào tháng 8/2019, độ sâu mực nước phục hồi nhanh chóng về mức 5,37 m và 9,54 m. Biên độ dao động mực nước cực đại tại đây đạt 7,88 m, tương ứng mức hạ thấp mực nước mùa khô lên tới 250% so với mùa mưa.

Thứ hai, hoạt động khai thác sinh hoạt của con người tạo ra sự sụt giảm mực nước cục bộ mạnh mẽ hơn cả yếu tố tự nhiên. Tại điểm đo Chiến Thắng, biên độ chênh lệch mực nước giữa tháng 3/2017 với độ sâu 6,41 m và tháng 10/2018 với độ sâu 1,1 m lên tới 5,31 m, tương đương tỷ lệ biến động 580%. Đáng chú ý, tại điểm quan trắc Cổng phụ Trường Đại học Lâm Nghiệp, độ sâu mực nước vào tháng 7/2019 ghi nhận mức phục hồi bất thường đạt 1,39 m, giảm 2,19 m so với độ sâu 3,58 m của tháng 3/2019. Hiện tượng này diễn ra do thời gian nghỉ hè của học sinh và sinh viên làm giảm mạnh nhu cầu khai thác nước sinh hoạt trong khu vực trọ xung quanh trường.

Thứ ba, sự phân hóa mực nước theo không gian phản ánh rõ nét tác động của địa hình và mật độ dân cư. Khu vực Núi Luốt ở độ cao 35 m so với mực nước biển có độ sâu mực nước lớn nhất từ 9,54 m đến 13,25 m. Ngược lại, tại khu vực đồng bằng có cao trình 16 m như Tân Xuân và Chiến Thắng, mực nước phân bố ở tầng nông từ 1,5 m đến 3,91 m. Tuy nhiên, tốc độ hạ thấp mực nước tại Tân Xuân trong năm 2019 cao hơn năm 2017 khoảng 8% do sự gia tăng số lượng giếng khoan thương mại.

Thứ tư, về chất lượng nước, hầu hết các chỉ tiêu lý hóa cơ bản như độ pH dao động từ 6,2 đến 7,1; hàm lượng tổng chất rắn hòa tan nằm trong ngưỡng 180 mg/l đến 420 mg/l, đều đạt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn môi trường. Chỉ số chất lượng nước dưới đất tính toán trung bình từ tháng 5/2019 đến tháng 9/2019 đạt giá trị dưới 45 điểm, xếp loại chất lượng nước ở mức Tốt và Rất tốt. Tuy nhiên, tại một số giếng khoan tầng nông gần trục thoát nước thị trấn, hàm lượng amoni ghi nhận mức xấp xỉ 0,85 mg/l và sắt tổng số đạt 4,2 mg/l, tiệm cận ngưỡng giới hạn quy chuẩn.

Thảo luận kết quả

Sự biến động mực nước dưới đất tại Xuân Mai thể hiện độ trễ thủy văn từ 3 đến 4 ngày sau các trận mưa lớn, chứng minh quá trình ngấm và thẩm thấu qua các tầng trầm tích diễn ra có quy luật. Cấu trúc thảm thực vật rừng tự nhiên và rừng trồng tại khu vực đồi núi Luốt đóng vai trò điều tiết cốt lõi, giúp làm chậm dòng chảy mặt, gia tăng độ ẩm đất và duy trì lượng bổ cập ổn định cho các thấu kính nước ngầm xung quanh.

Dữ liệu quan trắc khi được biểu diễn trên biểu đồ tương quan lượng mưa và mực nước thể hiện đường hồi quy nghịch biến rõ rệt giữa lượng mưa tích lũy và độ sâu mực nước tĩnh. Hiện tượng suy giảm mực nước cục bộ tại Tân Xuân và Cổng phụ hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu thủy địa chất tại khu vực đồng bằng Bắc Bộ, nơi mật độ khai thác vượt quá khả năng tự phục hồi của tầng chứa nước Holocen. Mặc dù chất lượng tổng thể vẫn đạt mức an toàn, nguy cơ ô nhiễm nitơ hữu cơ và kim loại nặng từ nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý xả vào sông Bùi đang đe dọa trực tiếp các giếng đào tầng nông có độ sâu dưới 7 m.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thiết lập mạng lưới trạm quan trắc tự động mực nước và chất lượng nước ngầm tại 5 phân vùng trọng điểm của thị trấn Xuân Mai. Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hà Nội phối hợp với Ủy ban nhân dân huyện Chương Mỹ cần hoàn thành lắp đặt hệ thống cảm biến đo đạc tự động trong vòng 12 tháng, đặt mục tiêu giảm thiểu 30% nguy cơ suy thoái tầng chứa nước thông qua cảnh báo sớm.

Thứ hai, chuẩn hóa mô hình công nghệ xử lý nước cấp quy mô hộ gia đình và cơ sở kinh doanh dịch vụ ăn uống. Trạm y tế và phòng tài nguyên môi trường địa phương cần hướng dẫn người dân lắp đặt hệ thống giàn mưa kết hợp bể lọc cát thạch anh, cát mangan và than hoạt tính gáo dừa trong vòng 6 tháng tới. Mô hình này hướng đến mục tiêu loại bỏ 95% hàm lượng sắt, khử hoàn toàn mùi tanh và đảm bảo 100% mẫu nước sau lọc đạt Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống.

Thứ ba, thực hiện kiểm kê, cấp phép khai thác và trám lấp giếng khoan không sử dụng. Chính quyền thị trấn Xuân Mai cần triển khai đợt tổng rà soát toàn bộ 9 khu dân cư trong lộ trình 18 tháng, tiến hành trám lấp kỹ thuật đúng quy chuẩn đối với 100% giếng khoan hỏng hoặc bỏ hoang, nhằm loại bỏ nguy cơ dẫn truyền chất bẩn từ bề mặt xâm nhập vào tầng ngầm sâu.

Thứ tư, bảo vệ và phục hồi diện tích rừng đầu nguồn tại khu vực núi Luốt và các vùng đồi phụ cận. Trường Đại học Lâm Nghiệp chủ trì đề án nâng cao độ che phủ rừng lên trên 45% giai đoạn 2020 - 2025, gia tăng mật độ cây bản địa nhiều tầng tán nhằm tăng khả năng giữ ẩm đất, giúp nâng tỷ lệ bổ cập nước ngầm tự nhiên thêm 15% đến 20% mỗi năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính sau:

Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Chương Mỹ có thể sử dụng bộ số liệu thực địa và bản đồ phân vùng mực nước làm căn cứ hoạch định quy hoạch khai thác nước dưới đất đến năm 2030, phục vụ việc cấp phép và giám sát tài nguyên nước bền vững.

Đơn vị quy hoạch và phát triển đô thị: Các kiến trúc sư, kỹ sư hạ tầng đô thị đang nghiên cứu phát triển đô thị vệ tinh Xuân Mai có thể khai thác tài liệu để đánh giá sức tải môi trường, tính toán lưu lượng cấp nước ngầm an toàn và thiết kế mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt tách biệt với nguồn bổ cập ngầm.

Học viên, sinh viên và nhà nghiên cứu chuyên ngành môi trường: Sinh viên các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Nước, Địa chất Thủy văn có thể tham khảo phương pháp luận tính toán chỉ số chất lượng nước dưới đất, kỹ thuật xử lý số liệu quan trắc chuỗi thời gian và phương pháp lấy mẫu chuẩn quốc gia để ứng dụng cho các đề tài nghiên cứu liên quan.

Cộng đồng doanh nghiệp và người dân địa phương: Các hộ kinh doanh phòng trọ, cơ sở sản xuất và các hộ gia đình trên địa bàn huyện Chương Mỹ nắm được hiện trạng chất lượng nguồn nước giếng khoan đang sử dụng, từ đó chủ động lựa chọn sơ đồ công nghệ lọc nước gia đình phù hợp để bảo vệ sức khỏe lâu dài.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ số chất lượng nước dưới đất tại khu vực Xuân Mai đạt mức độ nào? Kết quả tính toán chỉ số chất lượng nước dưới đất tại 12 điểm quan trắc trên địa bàn thị trấn Xuân Mai giai đoạn từ tháng 5 đến tháng 9 năm 2019 đều đạt giá trị dưới 45 điểm. Thang phân loại khoa học xác định nguồn nước ngầm tại đây nằm trong ngưỡng Tốt đến Rất tốt, hoàn toàn phù hợp cho các mục đích sinh hoạt thông thường sau khi qua các bước lọc cơ học cơ bản.

Biến động mực nước ngầm giữa mùa khô và mùa mưa chênh lệch bao nhiêu mét? Độ sâu mực nước ngầm có sự dao động mạnh tùy thuộc vị trí địa lý, với mức chênh lệch giữa mùa khô và mùa mưa ghi nhận từ 2,35 m tại khu Tân Xuân đến 7,88 m tại khu vực Núi Luốt. Vào các tháng đỉnh điểm mùa khô như tháng 3/2019, mực nước hạ thấp sâu hơn từ 216% đến 580% so với thời điểm mùa mưa nhiều nước.

Hoạt động của con người ảnh hưởng thế nào đến mực nước ngầm tại địa phương? Nhu cầu khai thác nước sinh hoạt của cư dân và sinh viên tạo ra sự sụt giảm mực nước rõ rệt. Cụ thể tại mũi khoan cổng phụ trường học, độ sâu mực nước vào tháng 7/2019 đã dâng cao và hồi phục thêm 2,19 m so với tháng 3/2019 nhờ lượng sinh viên nghỉ hè giảm đi, làm giảm áp lực bơm hút liên tục từ các tầng chứa nước.

Nguồn nước ngầm tại Xuân Mai có bị nhiễm kim loại nặng asen không? Các kết quả phân tích mẫu nước ngầm bằng phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử cho thấy hàm lượng asen tổng số tại các điểm nghiên cứu đều nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn 09:2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Nguồn nước chưa ghi nhận dấu hiệu nhiễm độc asen diện rộng, tuy nhiên cần kiểm soát định kỳ để phòng ngừa nguy cơ tích tụ lâu dài.

Người dân địa phương nên áp dụng công nghệ gì để xử lý nước giếng khoan? Người dân nên áp dụng hệ thống xử lý nước gia đình gồm công đoạn làm thoáng bằng giàn mưa để oxy hóa sắt hòa tan, lắng cặn và lọc qua cột vật liệu đa tầng gồm cát sỏi thạch anh kết hợp cát mangan và than hoạt tính. Công nghệ này giúp khử triệt để hàm lượng sắt từ mức 4,2 mg/l xuống dưới 0,5 mg/l, loại bỏ mùi tanh và khử trùng an toàn trước khi ăn uống.

Kết luận

Thứ nhất, luận văn đã xây dựng thành công bức tranh toàn cảnh về sự biến động mực nước ngầm theo cả thời gian và không gian tại thị trấn Xuân Mai, xác định biên độ dao động mực nước tự nhiên đạt từ 2,35 m đến 7,88 m giữa hai mùa khô và mưa.

Thứ hai, nghiên cứu chứng minh tác động kép của điều kiện khí tượng và hoạt động khai thác nhân sinh, chỉ ra sự suy giảm mực nước ngầm cục bộ tại các khu vực đông dân cư có tỷ lệ biến động lên tới 580% trong các chu kỳ khai thác cao điểm.

Thứ ba, đánh giá chất lượng nước qua 10 chỉ tiêu lý hóa và chỉ số chất lượng nước dưới đất khẳng định nguồn nước cơ bản đạt chất lượng tốt, đồng thời khoanh vùng các điểm có nguy cơ nhiễm amoni và kim loại sắt tầng nông.

Thứ tư, công trình đã đề xuất 4 nhóm giải pháp công nghệ và quản lý mang tính khả thi cao, bao gồm thiết lập mạng lưới quan trắc tự động, chuẩn hóa quy trình lọc nước gia đình, trám lấp giếng hỏng và khoanh nuôi rừng đầu nguồn.

Thứ năm, kết quả nghiên cứu đóng góp cơ sở dữ liệu thực nghiệm giá trị cho quy hoạch cấp thoát nước của đô thị vệ tinh Xuân Mai, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mở rộng mô hình hóa lan truyền chất ô nhiễm trong các tầng chứa nước sâu.

Về lộ trình tiếp theo, các cơ quan chức năng cần hoàn thiện việc lắp đặt hệ thống quan trắc tự động trong 12 tháng tới và thực hiện rà soát, trám lấp giếng hỏng trên toàn địa bàn trước năm 2022. Các nhà nghiên cứu, đơn vị quản lý tài nguyên và cộng đồng địa phương hãy cùng chung tay áp dụng các giải pháp kỹ thuật, bảo vệ nguồn nước ngầm quý giá và duy trì sự phát triển bền vững cho thế hệ tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Nước chiếm 3/4 diện tích bề mặt Trái Đất, là nguồn tài nguyên quý giá, tuy nhiên, trữ lượng nước sạch, phục vụ đời sống sinh hoạt của con người chỉ chiếm một phần nhỏ trong số đó. Trước sự biến đổi khí hậu, thiên tai, bùng nổ dân số, sự lãng phí và khai thác nguồn nước quá mức của con người, thế giới ngày càng "khát" nước sạch. Cả thế giới đang hướng tới hoàn thành được các mục tiêu thiên niên kỷ về nước (90% dân số thế giới sẽ được hưởng nước sạch). Tuy nhiên, kỳ vọng để đạt được các mục tiêu thiên niên kỷ này là không mấy hiện thực.

Thực tế cho thấy, việc tiếp cận được với những dịch vụ cơ bản liên quan đến nước như nước uống an toàn, vệ sinh… vẫn là một vấn đề khó khăn đối với các nước đang phát triển. Theo ước tính, đến năm 2030 vẫn còn khoảng 5 tỷ người (chiếm 67% số dân thế giới) chưa được tiếp cận với các điều kiện vệ sinh về nước. Vì vậy, để đạt được những mục tiêu Liên Hợp Quốc đề ra, đòi hỏi những nỗ lực hiện tại phải được tăng lên gấp bội.23 Nhu cầu về nước chưa bao giờ cao như hiện nay. Khai thác nước sạch đã tăng gấp 3 lần trong vòng 50 năm qua.

Diện tích đất tưới cũng tăng gấp đôi trong chừng ấy năm và hiện tượng này liên quan mật thiết với sự gia tăng dân số. Dân số thế giới hiện nay là 6,6 tỷ người và mỗi năm tăng thêm 80 triệu người. Điều đó có nghĩa, nhu cầu về nước sạch mỗi năm tăng thêm khoảng 64 tỷ m3. Song, đáng tiếc là 90% số dân trong số 3 tỷ người dự kiến tăng thêm vào năm 2050 lại tập trung ở các nước đang phát triển, nơi mà ngay từ bây giờ đã đang chịu cảnh khan hiếm nước.23 Hà Nội hiện nay có 16 nhà máy khai thác nước dưới đất lớn và 15 trạm sản xuất nước với tổng số giếng đang khai thác là 302 giếng, tổng lưu lượng khoảng 718.200 m3/ngày đêm để cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất tại đô thị.

2 Ngoài ra, có khoảng 1.100 giếng khoan công nghiệp khai thác với tổng lưu lượng khoảng 310.000 m3/ngày đêm để cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất tại các cơ quan, nhà máy, xí nghiệp. Trên địa bàn 22 quận, huyện của thành phố có khoảng 793 nghìn giếng khoan UNICEF, giếng đào khai thác với tổng lưu lượng khoảng 800.000 m3/ngày đêm để phục vụ cấp nước sinh hoạt nông thôn 18. Các công trình khai thác nước ở vùng nông thôn chủ yếu ở tầng nước nông và trung bình nên chất lượng nước thường bị nhiễm các kim loại nặng và các chất thải từ hoạt động sản xuất như asen, amoni, chất hữu cơ. Hơn nữa, việc khai thác tràn lan nước ngầm ở tầng nông đang là một nguyên nhân dẫn đến việc suy giảm chất lượng nguồn nước ngầm ở các tầng phía dưới (tầng khai thác nước ngầm của hệ thống cấp nước đô thị), gây ảnh hưởng lớn đến việc phát triển bền vững nguồn nước của thành phố Hà Nội.

Xuân Mai - một thị trấn ngoại thành Hà Nội cũng đang trong tiến trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa mạnh mẽ,đây là nơi tập trung dân cư đông đúc.Nước sinh hoạt của người dân sử dụng chủ yếu là nước ngầm, do vậy vấn đề nhu cầu sử dụng cũng như nhu cầu về chất lượng nước ngầm rất được quan tâm và đây được coi là một vẫn đề cấp thiết. Mặc dù đã có một số nghiên cứu đánh giá về chất lượng nước ngầm, tuy nhiên mới chỉ có một số ít nghiên cứu tổng hợp về quy luật sự biến đổi mực nước và đánh giá chất lượng nước ngầm tại khu vực Xuân Mai- Tp.Hà Nội; Mặt khác các đề tài nghiên cứu trước đây chỉ quan trắc ít thông số chất lượng, nhất là các thông số kim loại nặng chưa được phân tích, thời gian quan trắc ngắn nên chưa đánh giá được sự biến động theo thời gian cả năm. Điều này gây khó khăn cho việc xác định mức độ sử dụng nước ngầm và đề xuất biện pháp sử dụng hợp lí nguồn nước quí giá này. Đứng trước tính cấp thiết về yêu cầu sử dụng tài nguyên nước ngầm, nguồn nước sinh hoạt và sản xuất cho người dân sinh sống trên địa bàn thị trấn Xuân Mai, tôi đã lựa chọn đề tài “Biến động chất lƣợng 3 nƣớc và mực nƣớc ngầm tại khu vực Xuân Mai - Chƣơng Mỹ - Hà Nội”.

Đề tài đưa ra các thông tin về chất lượng nước, cũng như sự biến động mực nước ngầm nhằm đề xuất các giải pháp quản lý, sử dụng bền vững tài nguyên nước ngầm và cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân tại khu vực nghiên cứu. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm, phân loại, đặc điểm của nƣớc ngầm 1. Khái niệm Theo điều 2 của Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 nước ngầm (Nước dưới đất) được định nghĩa như sau: “Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới đất”.

Nước dưới đất chứa trong các lỗ hổng, khe nứt, các hang động ngầm kích thước khác nhau, tồn tại ở ba trạng thái rắn lỏng khí và được chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái kia. Các tầng chứa nƣớc ngầm Nước dưới đất là loại tài nguyên ngầm được con người khai thác vào loại sớm nhất và lâu dài nhất. Tuy nhiên nhiều bí ẩn liên quan đến loại tài nguyên này vẫn là câu đố đối với nhân loại. Opsinhicôp, thủy quyển ngầm phân bố tới độ sâu 12-16 km, là độ sâu phân bố nhiệt độ tới hạn của nước (375- 4500C), còn theo F.Lianco nó phải đạt tới độ sâu 70-100 km.

Các kết quả đánh giá trữ lượng nước dưới đất, do vậy, rất khác nhau. Tuy nhiên, phần nước ngầm nằm sâu có động thái biến đổi chậm, thành phần hóa học phức tạp, khai thác khó khăn, nên hiện ít có giá trị khai thác.8 5 Nước dưới đất phân bố trên diện rộng và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với hệ thực vật và hệ sinh vật đất, bởi đa phần các cá thể này không thể tự vận động đi tìm nước được như con người và động vật khác. Nước dưới đất là nguồn cung cấp, duy trì sự tồn tại của các thủy vực mặt trong thời kỳ không mưa kéo dài. Nhiều nơi, trong quá trình thăm dò tìm kiếm nguồn nước đã phát hiện ra những nguồn khoáng sản quý hiếm khác có vai trò thay đổi nền kinh tế của cả một địa phương, một quốc gia, như sự tìm ra dầu và khí đốt ở Brunei.

8 Nước ngầm là nguồn cung cấp quan trọng nhất cho sinh hoạt và sản xuất đặc biệt ở những khu vực có nguồn nước mặt hạn chế hoặc bị ô nhiễm. Về cơ bản nước ngầm là tài nguyên có thể tái tạo qua quá trình thẩm thấu của nước mưa và tuyết tan vào các tầng đá. Nếu tỷ lệ sử dụng nước ngầm thấp hơn tỷ lệ tái sinh thì việc sử dụng nước ngầm là bền vững. Tuy nhiên nếu tỷ lệ khai thác luôn cao hơn tỷ lệ tái tạo tự nhiên thì nước ngầm đã trở thành tài nguyên không thể tái tạo được.4 Nước ngầm chỉ chiếm 30,1% trong 0,9% lượng nước trên Trái Đất nhưng nó lại đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của động thực vật và con người trên Trái Đất.

Hiện nay nước ngầm được sử dụng cho khoảng 2 tỉ người trên thế giới, được coi là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên dễ sử dụng nhất. Với nước ngầm, con người đã sử dụng hàng ngàn năm nay phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Ước tính, lượng sử dụng nước ngầm trên thế giới vào khoảng 982 km3 một năm. Trong đó, nước ngầm cung cấp phân nửa lượng nước uống trên toàn cầu, và chiếm giữ 38% lượng nước tưới tiêu.9 Riêng tại Việt Nam, nước sử dụng cho sinh hoạt thì 70% nước bề mặt và 30% nước ngầm.

Đồng thời, theo thống kê của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và môi trường (Bộ Y tế) năm 2013, nước ta có khoảng 17,2 triệu người (tương đương 21,5% dân số) đang sử dụng nguồn nước sinh hoạt từ giếng khoan mà chưa qua xử lý. 6 * Tầm quan trọng của nƣớc ngầm - Nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt như: ăn, uống, tắm giặt, sưởi ấm…. - Nước ngầm phục vụ cho nông nghiệp: tưới hoa màu, cây ăn quả, các cây có giá trị kinh tế cao. - Con người có thể sử dụng nguồn nước ngầm để mở rộng các hoạt động sản xuất công nghiệp.

- Nước ngầm có chất lượng tốt còn được sử dụng để chữa bệnh. Nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt sẽ giảm hẳn các bệnh do nguồn nước mặt bị ô nhiễm như: đường ruột, bệnh phụ khoa, bệnh ngoài da… - Sử dụng nước ngầm giúp con người được giải phóng sức lao động do phải lấy nước xa nhà, tiết kiệm chi phí “đổi nước”, tiết kiệm thời gian nâng cao hiệu quả sản xuất. Phân loại nước ngầm Theo độ sâu phân bố có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình.

Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước.

Theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng:  Vùng thu nhận nước.  Vùng chuyển tải nước.  Vùng khai thác nước có áp. Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa, từ vài chục đến vài trăm kilomet.

Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực. Đây là loại nước ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn đinh. Trong các 7 khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm caxtơ di chuyển theo các khe nứt caxtơ. Trong các dải cồn cát ven biển thường có các thấu kính nước ngọt nằm trên mực nước biển.

Hệ thống nước ngầm được bổ sung bởi nước mưa, nước mặt trong sông hồ, đầm lầy. ngấm xuống các tầng đất đá bên dưới khi những tầng này có đới độ rỗng cao. Phần lớn nước dưới đất thuộc dạng này. Lưu thông nước ngầm trên toàn cầu là nước trong khí quyển và nước bề mặt.

Tổng khối lượng của nó đại diện cho 96% lượng nước ngọt không đóng băng trên Trái Đất.