Luận văn thạc sĩ đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước dưới đất khu vực phía nam tỉnh thái nguyên

Luận văn thạc sĩ đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước dưới đất khu vực phía nam tỉnh Thái Nguyên, phân tích các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất giải pháp bảo vệ.

• Tác giả: Nguyễn Đức Việt
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thị Quý
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu đề tài
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Cơ sở lý luận của đề tài
• 1.1.1. Các khái niệm cơ bản
• 1.1.2. Khái quát về nước dưới đất
• 1.2. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu nước dưới đất ở Việt Nam
• 1.2.3. Hiện trạng nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• 1.2.4. Một số chỉ tiêu kỹ thuật về sử dụng nước
• 1.3. Cơ sở pháp lý của đề tài
• 2. Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu, thông tin thứ cấp
• 2.3.2. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu sơ cấp
• 2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.3.4. Phương pháp chuyên gia
• 2.3.5. Phương pháp kế thừa
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thị xã Phổ Yên
• 3.1.2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thành phố Sông Công
• 3.1.3. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Bình
• 3.2. Đánh giá thực trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• 3.2.1. Trữ lượng tài nguyên nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• 3.2.2. Thực trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• 3.3. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• 3.3.1. Đánh giá diễn biến giữa mực nước và nhiệt độ
• 3.3.2. Đánh giá về chất lượng
• 3.3.3. Những tác động ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất khu vực nghiên cứu
• 3.4. Đề xuất giải pháp quản lý khai thác, sử dụng và cải thiện chất lượng tài nguyên nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Chất lượng nước và môi trường nước

Chất lượng nước và môi trường nước là hai yếu tố quan trọng trong việc đánh giá tài nguyên nước dưới đất. Khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nguồn nước do hoạt động công nghiệp và khai thác khoáng sản. Các chỉ tiêu như pH, hàm lượng kim loại nặng (Fe, Mn, As) và vi khuẩn Coliform vượt quá giới hạn cho phép, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc thiếu hệ thống xử lý nước thải hiệu quả tại các khu công nghiệp là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.

1.1. Ô nhiễm nước và tác động

Ô nhiễm nước tại khu vực phía Nam Thái Nguyên chủ yếu do các hoạt động công nghiệp và khai thác khoáng sản. Các chất thải từ các nhà máy, khu chế xuất không được xử lý đúng cách đã thẩm thấu vào tầng nước ngầm, gây ra hiện tượng nhiễm độc kim loại nặng và vi khuẩn. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người dân địa phương.

1.2. Bảo vệ môi trường nước

Bảo vệ môi trường nước là một trong những giải pháp cấp thiết để cải thiện chất lượng nước dưới đất. Cần có các biện pháp quản lý chặt chẽ hơn đối với các nguồn thải công nghiệp, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về việc sử dụng và bảo vệ nguồn nước. Các chính sách và quy định pháp lý cần được thực thi nghiêm ngặt để đảm bảo sự phát triển bền vững của tài nguyên nước.

II. Đánh giá môi trường và quản lý nước

Đánh giá môi trường là quá trình quan trọng để xác định hiện trạng và xu hướng biến đổi của chất lượng nước dưới đất. Khu vực phía Nam Thái Nguyên đã được nghiên cứu kỹ lưỡng về các chỉ tiêu môi trường như mực nước, nhiệt độ và thành phần hóa học. Kết quả cho thấy, sự suy thoái nguồn nước đang diễn ra nhanh chóng do khai thác quá mức và ô nhiễm từ các hoạt động nhân tạo.

2.1. Quản lý nước và tài nguyên nước

Quản lý nước và tài nguyên nước cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả. Các giải pháp như xây dựng hệ thống quan trắc tự động, áp dụng công nghệ xử lý nước tiên tiến và quy hoạch sử dụng nước hợp lý là cần thiết để đảm bảo sự bền vững của nguồn nước dưới đất. Ngoài ra, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương trong việc bảo vệ và sử dụng nguồn nước.

2.2. Giải pháp cải thiện chất lượng nước

Giải pháp cải thiện chất lượng nước bao gồm việc xử lý triệt để các nguồn thải công nghiệp, khôi phục các khu vực bị ô nhiễm và nâng cao chất lượng nước ngầm thông qua các biện pháp kỹ thuật và quản lý. Các chương trình giáo dục và nâng cao nhận thức cộng đồng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước dưới đất.

III. Khu vực phía Nam Thái Nguyên và tài nguyên nước

Khu vực phía Nam Thái Nguyên là một trong những khu vực có tiềm năng lớn về tài nguyên nước dưới đất. Tuy nhiên, việc khai thác quá mức và thiếu quy hoạch đã dẫn đến tình trạng suy thoái và ô nhiễm nguồn nước. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cần có các biện pháp quản lý và bảo vệ nguồn nước một cách bền vững để đảm bảo nhu cầu sử dụng nước trong tương lai.

3.1. Hiện trạng khai thác nước dưới đất

Hiện trạng khai thác nước dưới đất tại khu vực phía Nam Thái Nguyên cho thấy, việc khai thác không kiểm soát đã dẫn đến sự suy giảm nghiêm trọng về trữ lượng và chất lượng nước. Các giếng khoan không được quản lý chặt chẽ, dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn và suy thoái nguồn nước. Cần có các biện pháp quản lý và giám sát chặt chẽ hơn để đảm bảo sự bền vững của nguồn nước.

3.2. Đề xuất giải pháp quản lý

Đề xuất giải pháp quản lý bao gồm việc xây dựng các quy định chặt chẽ về khai thác và sử dụng nước dưới đất, đồng thời áp dụng các công nghệ hiện đại trong việc quan trắc và xử lý nước. Các chương trình hợp tác giữa chính quyền địa phương và các tổ chức quốc tế cũng cần được thúc đẩy để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên gồm thị xã Phổ Yên, thành phố Sông Công và huyện Phú Bình là vùng kinh tế trọng điểm đang trải qua quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa mạnh mẽ. Sự phát triển vượt bậc của các khu công nghiệp quy mô lớn như Khu công nghiệp Yên Bình với quy mô 350 ha (thu hút dự án tổ hợp công nghệ cao của Tập đoàn Samsung trị giá 2 tỷ USD), Khu công nghiệp Sông Công I với 320 ha và Khu công nghiệp Nam Phổ Yên 200 ha đã tạo áp lực cực lớn lên nguồn tài nguyên nước. Theo quy hoạch tài nguyên nước, tổng trữ lượng khai thác tiềm năng nước dưới đất toàn vùng đạt 123.717 m³/ngày, trong đó trữ lượng khai thác dự báo công trình đạt 37.693 m³/ngày.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là sự suy thoái mực nước và nguy cơ ô nhiễm môi trường nước dưới đất do hoạt động khai thác gia tăng không đồng bộ với các biện pháp bảo vệ địa tầng. Nguồn nước ngầm tại một số điểm đã xuất hiện dấu hiệu suy giảm chất lượng, biểu hiện qua độ pH thấp cục bộ và sự gia tăng nồng độ các kim loại nặng cùng hợp chất nitơ.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là đánh giá toàn diện hiện trạng khai thác, sử dụng và diễn biến chất lượng nước dưới đất tại 13 trạm quan trắc trên địa bàn phía Nam tỉnh Thái Nguyên trong giai đoạn từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2018, đồng thời so sánh đối chiếu với chuỗi số liệu quan trắc lịch sử các năm 2011, 2016 và 2017. Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học nhằm định hướng phân bổ nguồn nước hợp lý, đáp ứng chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt đô thị từ 120 đến 150 lít/người/ngày và nước cấp công nghiệp đạt 16 m³/ha/ngày theo định hướng đến năm 2020 và 2030, góp phần bảo vệ bền vững an ninh nguồn nước vùng hạ lưu sông Công và sông Cầu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng khung lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo định hướng của Chương trình Thủy văn Quốc tế (IHP) và Chương trình Đánh giá Nước Thế giới (WWAP). Lý thuyết này đặt tài nguyên nước dưới đất trong một chu trình thủy văn thống nhất, có mối quan hệ tương hỗ chặt chẽ giữa nước mặt, địa tầng chứa nước và các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội. Đồng thời, nghiên cứu tích hợp nguyên lý phát triển bền vững và lý thuyết suy thoái tài nguyên nước theo quy định tại Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 và Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13.

Khung phân tích tập trung vào các khái niệm nền tảng:

• Tầng chứa nước và động thái nước dưới đất: Sự vận động của dòng thấm trong các cấu trúc địa chất bở rời và nứt nẻ.
• Cơ chế suy thoái và cạn kiệt nguồn nước: Quá trình hạ thấp mực nước động do khai thác vượt ngưỡng cấp phép hoặc mất cân bằng giữa lượng nạp tự nhiên và lưu lượng bơm hút.
• Quá trình chuyển hóa thủy địa hóa: Chuỗi phản ứng oxy hóa khử của các hợp chất nitơ trong môi trường yếm khí (từ amoni chuyển hóa sang nitrit và nitrat) cùng quá trình hòa tan, kết tủa của các cation kim loại như sắt (Fe) và mangan (Mn) khi tiếp xúc với oxy hòa tan.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng hệ thống phương pháp luận chặt chẽ kết hợp giữa điều tra thực địa, lấy mẫu quan trắc và phân tích thực nghiệm:

• Cỡ mẫu và mạng lưới thu thập: Khảo sát và lấy mẫu tại 13 công trình giếng khoan quan trắc đại diện cho 3 tầng chứa nước chính trong khu vực: Tầng trầm tích bở rời Đệ Tứ (ký hiệu q tại giếng QH3), tầng chứa nước khe nứt Trias trung - hạ hệ tầng Tam Đảo (ký hiệu t2 td tại giếng QH10) và tầng chứa nước lục nguyên Trias Thượng hệ tầng Văn Lãng (ký hiệu t3 cms tại 11 giếng quan trắc gồm QH1, QH2, QH4, QH5, QH6, QH7, QH8, TN1, TN2, TN3, TN4).
• Phương pháp lấy mẫu và bảo quản: Thực hiện theo Thông tư 19/2013/TT-BTNMT và TCVN 6663-3:2016 (ISO 5667-3:2012). Trước khi lấy mẫu, các giếng được bơm tháo rửa tối thiểu 3 lần thể tích cột nước trong thời gian 20 đến 30 phút. Mẫu phân tích kim loại vi lượng được chứa trong bình chuyên dụng 1,0 lít và axit hóa bằng dung dịch axit clohydric (HCl) đến ngưỡng pH không quá 2; mẫu phân tích hợp chất nhiễm bẩn được bảo quản lạnh dưới 4°C trong ngày.
• Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Đo đạc nhanh tại hiện trường các thông số pH, Eh, tổng chất rắn hòa tan (TDS) bằng thiết bị đa chỉ tiêu tự động (Hanna HI 991300, thiết bị TOA). Phân tích trong phòng thí nghiệm bằng máy quang phổ DR/6000 theo phương pháp chuẩn: pH theo TCVN 6492:2011, Amoni (NH4+-N) theo HACH Method 8038, Cadimi (Cd) theo Method 8017, Chì (Pb) theo Method 8033, Nitrat (NO3--N) theo Method 8171, Nitrit (NO2--N) theo SMEWW 4500-NO2- B.
• Timeline nghiên cứu: Dữ liệu sơ cấp được quan trắc tập trung vào 2 đợt chính trong năm 2018 (tháng 4 ứng với cuối mùa khô và tháng 9 ứng với mùa mưa), sau đó tổng hợp, xử lý thống kê bằng phần mềm chuyên dụng và đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước dưới đất QCVN 09-MT:2015/BTNMT.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích từ mạng lưới 13 công trình quan trắc cho thấy bức tranh đa chiều về hiện trạng nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên:

• Diễn biến động thái mực nước và nhiệt độ: Mực nước dưới đất biến động rõ nét theo mùa khí hậu. Tại các lỗ khoan thuộc tầng chứa nước t3 cms, biên độ dao động mực nước giữa mùa mưa (tháng 9) và mùa khô (tháng 4) dao động trong khoảng từ 1,2 mét đến hơn 4,5 mét. Nhiệt độ nước dưới đất duy trì mức ổn định quanh năm, trung bình từ 23,5°C đến 26,8°C.
• Hiện trạng chất lượng tầng chứa nước trầm tích Đệ Tứ (q) và hệ tầng Tam Đảo (t2 td): Tại công trình QH3 (xã Thuận Thành, thị xã Phổ Yên) thuộc tầng q, nước có tính axit nhẹ với chỉ số pH dao động từ 5,2 đến 5,8, hàm lượng kim loại nặng ở mức thấp nhưng có dấu hiệu nhiễm vi sinh và chất hữu cơ bề mặt. Tại công trình QH10 (xã Vạn Phái) thuộc tầng t2 td, các chỉ tiêu phần lớn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 09-MT:2015/BTNMT, tuy nhiên hàm lượng tổng chất rắn hòa tan có xu hướng tăng nhẹ vào mùa kiệt.
• Ô nhiễm cục bộ tại tầng chứa nước lục nguyên Trias Thượng (t3 cms): Tầng chứa nước này chiếm diện tích phân bố lớn nhất với 11 công trình quan trắc. Kết quả cho thấy chỉ số pH tại các giếng QH1, QH2 (khu vực Điềm Thụy, Phú Bình) và TN2 (Tân Hương, Phổ Yên) thường xuyên ở mức thấp (pH dưới 5,5). Hàm lượng Mangan (Mn) và Sắt tổng số tại một số điểm vượt ngưỡng quy chuẩn từ 1,2 đến 2,8 lần. Đặc biệt, hàm lượng Amoni (NH4+-N) tại khu vực lân cận các cụm công nghiệp và khu dân cư tập trung có thời điểm đạt từ 1,1 mg/l đến 1,8 mg/l, vượt ngưỡng cho phép 1,0 mg/l theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT.
• Biến động chất lượng nước giai đoạn 2011 - 2018: So sánh dữ liệu lịch sử cho thấy tỷ lệ các mẫu nước có hàm lượng hợp chất nitơ và kim loại vượt quy chuẩn tăng từ 15% (năm 2011) lên xấp xỉ 28% (năm 2018), tập trung chủ yếu ở các khu vực có tốc độ xây dựng hạ tầng và phát triển cụm công nghiệp nhanh như Điềm Thụy và Yên Bình.

Thảo luận kết quả

Thực trạng biến đổi chất lượng nước dưới đất xuất phát từ sự kết hợp giữa các yếu tố tự nhiên và tác động nhân sinh. Về mặt tự nhiên, cấu trúc thạch học chứa nhiều đá cát kết, bột kết chứa quặng sunphua làm tăng nồng độ sắt và mangan hòa tan khi xảy ra hiện tượng phong hóa. Về mặt nhân sinh, quá trình khoan thăm dò và khai thác nước ngầm tự phát của các hộ dân cùng doanh nghiệp nhỏ không thực hiện trám lấp đúng kỹ thuật đã tạo thành các phễu hạ thấp mực nước, tạo điều kiện cho nước thải bề mặt chưa qua xử lý thẩm thấu trực tiếp vào tầng chứa nước sâu.

Dữ liệu quan trắc khi được trực quan hóa qua hệ thống đồ thị diễn biến thời gian (tương quan mực nước - nhiệt độ từ công trình QH1 đến QH10 và TN1 đến TN4) và bảng so sánh đa chỉ tiêu theo chuỗi năm 2011, 2016, 2017, 2018 đã phản ánh sự suy giảm cục bộ rõ rệt tại các vùng đệm giáp ranh khu công nghiệp. Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các báo cáo đánh giá của ngành tài nguyên môi trường tại khu vực đồng bằng Bắc Bộ, nơi mật độ giếng khoan tư nhân dày đặc làm gia tăng hàm lượng amoni và thúc đẩy quá trình axit hóa nguồn nước ngầm.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo vệ, khai thác hiệu quả và cải thiện chất lượng tài nguyên nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

1. Thiết lập cơ chế kiểm soát khai thác và phân bổ lưu lượng an toàn: Ban hành hạn ngạch khai thác cụ thể cho từng tiểu vùng, đảm bảo tỷ lệ phân bổ khai thác không vượt quá 75% trữ lượng tiềm năng đến năm 2020 và duy trì ngưỡng 80% đến năm 2030 (tương ứng với lưu lượng khai thác kiểm soát toàn vùng dưới mức 37.693 m³/ngày). Cơ quan chủ trì thực hiện là Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên phối hợp cùng Ủy ban nhân dân thị xã Phổ Yên, thành phố Sông Công và huyện Phú Bình.
2. Xử lý triệt để các giếng khoan hỏng và hoàn thiện mạng lưới quan trắc tự động: Tổ chức rà soát, lập danh mục và tiến hành trám lấp 100% các lỗ khoan thăm dò, khai thác đã hư hỏng hoặc không sử dụng theo đúng quy định tại Thông tư 75/2017/TT-BTNMT trước năm 2022 nhằm ngăn chặn hiện tượng thẩm thấu chất ô nhiễm. Nâng cấp 13 trạm quan trắc hiện hữu thành hệ thống quan trắc tự động truyền dữ liệu liên tục về trung tâm điều hành.
3. Kiểm soát nguồn thải công nghiệp và gia cố hệ sinh thái chống thấm: Yêu cầu 100% các doanh nghiệp hoạt động tại các Khu công nghiệp Yên Bình, Sông Công I, Điềm Thụy và Cụm công nghiệp Đa Phúc phải đấu nối nước thải vào hệ thống xử lý tập trung đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả ra môi trường, giảm thiểu ít nhất 40% nguy cơ rò rỉ hóa chất vào tầng ngậm nước đến năm 2025. Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Thái Nguyên chịu trách nhiệm thanh tra, giám sát định kỳ.
4. Chuyển dịch cơ cấu nguồn cấp nước sang khai thác nguồn nước mặt: Từng bước giảm tỷ trọng khai thác nước ngầm cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt đô thị, đẩy mạnh đầu tư hệ thống cấp nước tập trung khai thác nước mặt từ hồ Suối Lạnh, hồ Nước Hai và Nhà máy nước Sông Công. Mục tiêu nâng tỷ trọng sử dụng nước mặt lên đạt mức 65% - 70% tổng nhu cầu dùng nước của khu vực trong giai đoạn 2020 - 2030 do Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên phối hợp các đơn vị hạ tầng triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên, Phòng Tài nguyên và Môi trường các địa phương (Phổ Yên, Sông Công, Phú Bình) sử dụng số liệu làm căn cứ khoa học để phê duyệt hồ sơ cấp phép thăm dò, khai thác, thiết lập hành lang bảo vệ nguồn nước và xây dựng quy hoạch phân bổ tài nguyên nước giai đoạn 2021 - 2030.
2. Ban quản lý các khu công nghiệp và các chủ đầu tư hạ tầng kỹ thuật: Ban Quản lý các Khu công nghiệp Thái Nguyên, chủ đầu tư hạ tầng KCN Yên Bình, Điềm Thụy, Sông Công ứng dụng tài liệu để đánh giá tác động môi trường, thiết kế mạng lưới thoát nước thải và xây dựng phương án cấp nước sản xuất an toàn, bền vững.
3. Các viện nghiên cứu, trường đại học, giảng viên và sinh viên: Các cơ sở đào tạo chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên, Kỹ thuật Địa chất Thủy văn sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo giá trị cho các học phần Quan trắc môi trường, Địa chất thủy văn công trình và mô hình hóa dòng chảy nước ngầm vùng trung du.
4. Các công ty cấp thoát nước và đơn vị tư vấn môi trường: Các kỹ sư công nghệ môi trường sử dụng dữ liệu thành phần lý hóa của 3 tầng chứa nước để lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý nước cấp phù hợp (như khử sắt, mangan, nâng pH) cho các trạm cấp nước sạch tập trung tại khu vực nông thôn và đô thị mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Trữ lượng khai thác tiềm năng của nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên là bao nhiêu? Tổng trữ lượng khai thác tiềm năng toàn khu vực đạt 123.717 m³/ngày, trong đó vùng Tây Phổ Yên chiếm 44.744 m³/ngày, vùng Sông Công - Điềm Thụy chiếm 36.249 m³/ngày và vùng Ba Hàng - Yên Bình - Nam Phổ Yên đạt 42.724 m³/ngày. Trữ lượng khai thác dự báo công trình an toàn được xác định là 37.693 m³/ngày.

2. Nghiên cứu thực hiện quan trắc tại những tầng chứa nước chính nào? Nghiên cứu bố trí 13 trạm quan trắc trên 3 tầng chứa nước chính: Tầng trầm tích bở rời Đệ Tứ (tầng q tại giếng QH3), tầng chứa nước khe nứt Trias trung - hạ hệ tầng Tam Đảo (tầng t2 td tại giếng QH10) và tầng chứa nước lục nguyên Trias Thượng hệ tầng Văn Lãng (tầng t3 cms tại 11 giếng quan trắc còn lại).

3. Dấu hiệu ô nhiễm nước ngầm nổi bật nhất tại khu vực nghiên cứu là gì? Dấu hiệu ô nhiễm thể hiện rõ qua độ pH thấp cục bộ (dưới 5,5 tại các giếng QH1, QH2, TN2), nồng độ kim loại Sắt và Mangan vượt quy chuẩn từ 1,2 đến 2,8 lần, cùng hàm lượng Amoni (NH4+-N) tại một số điểm vùng phụ cận khu công nghiệp dao động từ 1,1 đến 1,8 mg/l, vượt ngưỡng cho phép của QCVN 09-MT:2015/BTNMT.

4. Vì sao cần chuyển dịch từ khai thác nước dưới đất sang nước mặt tại khu vực này? Việc khai thác nước ngầm quá mức dẫn đến sụt giảm mực nước động từ 1,2 đến 4,5 mét theo mùa, gây nguy cơ lún sụt đất và làm gia tăng tốc độ thẩm thấu chất ô nhiễm bề mặt. Chuyển dịch sang khai thác nguồn nước mặt từ hồ Suối Lạnh, hồ Nước Hai và sông Công giúp đảm bảo an ninh nguồn nước lâu dài.

5. Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật chính nào được dùng để đánh giá chất lượng nước? Nghiên cứu sử dụng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước dưới đất QCVN 09-MT:2015/BTNMT để đối chiếu, kết hợp quy trình lấy mẫu theo Thông tư 19/2013/TT-BTNMT, Thông tư 24/2017/TT-BTNMT và các tiêu chuẩn phân tích hiện hành như TCVN 6492:2011 cùng các phương pháp chuẩn HACH DR/6000.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng và động thái khai thác tài nguyên nước dưới đất tại 13 trạm quan trắc thuộc 3 tiểu vùng phát triển công nghiệp phía Nam tỉnh Thái Nguyên năm 2018.
• Xác lập cơ sở dữ liệu khoa học về đặc tính lý hóa của 3 tầng chứa nước (q, t2 td, t3 cms), chỉ ra các điểm nóng ô nhiễm cục bộ về pH, amoni, sắt và mangan so với QCVN 09-MT:2015/BTNMT.
• Phân tích rõ nét mối tương quan giữa sự sụt giảm mực nước ngầm (biên độ mùa từ 1,2 đến hơn 4,5 mét) với tốc độ gia tăng áp lực khai thác từ các khu đô thị và khu công nghiệp lớn như Yên Bình, Điềm Thụy, Sông Công.
• Đề xuất hệ thống 4 giải pháp mang tính khả thi cao, gắn liền định mức phân bổ lưu lượng (75% - 80% trữ lượng tiềm năng), lộ trình trám lấp 100% giếng hỏng trước năm 2022 và chuyển dịch sang cấp nước mặt đến năm 2030.
• Nghiên cứu là nguồn tài liệu tham khảo chuẩn mực phục vụ trực tiếp cho công tác quy hoạch, cấp phép và bảo vệ an ninh tài nguyên nước của các cơ quan quản lý và đơn vị nghiên cứu môi trường.

Để tiếp tục nâng cao hiệu quả bảo vệ tài nguyên nước dưới đất vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Thái Nguyên, các cơ quan chức năng cần nhanh chóng số hóa hệ thống dữ liệu quan trắc, đẩy mạnh thanh tra hoạt động xả thải tại các khu công nghiệp và tăng cường hợp tác nghiên cứu chuyên sâu về mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong các tầng chứa nước nứt nẻ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở lý luận của đề tài 1. Các khái niệm cơ bản - Khái niệm phát triển bền vững: là phát triển đáp ứng được nhu cầu của hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai trên cơ sở kết hợp chặt chẽ, hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường (Khoản 4, Điều 3, Luật Bảo vệ môi trường 2014). - Khái niệm ô nhiễm môi trường: là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật (Khoản 8, Điều 3, Luật Bảo vệ môi trường 2014).

- Khái niệm quan trắc môi trường: là quá trình theo dõi có hệ thống về thành phần môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường (Khoản 20, Điều 3, Luật Bảo vệ môi trường 2014). - Khái niệm tài nguyên nước: bao gồm nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và nước biển thuộc lãnh thổ của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (Khoản 1, Điều 2, Luật Tài nguyên nước 2012). - Khái niệm nước dưới đất: là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới đất (Theo Khoản 4, Điều 2, Luật Tài nguyên nước 2012). - Khái niệm ô nhiễm nguồn nước: là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật (Khoản 14, Điều 2, Luật Tài nguyên nước 2012).

- Khái niệm suy thoái nguồn nước: là sự suy giảm về số lượng, chất lượng nguồn nước so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắc trong các thời kỳ trước đó (Khoản 15, Điều 2, Luật Tài nguyên nước 2012). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 5 - Khái niệm cạn kiệt nguồn nước: là sự suy giảm nghiêm trọng về số lượng của nguồn nước, làm cho nguồn nước không còn khả năng đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng và duy trì hệ sinh thái thủy sinh (Khoản 16, Điều 2, Luật Tài nguyên nước 2012). - Khái niệm ngưỡng khai thác nước dưới đất: là giới hạn cho phép khai thác nước dưới đất nhằm bảo đảm không gây xâm nhập mặn, suy thoái, cạn kiệt nguồn nước, sụt, lún đất, tác động xấu đến nguồn nước mặt và môi trường liên quan (Khoản 16, Điều 2, Luật Tài nguyên nước 2012. Khái quát về nước dưới đất Nước dưới đất là nước ngọt được chứa trong các lỗ rỗng của đất hoặc đá.

Nó cũng có thể là nước chứa trong các tầng ngậm nước bên dưới mực nước ngầm. Đôi khi người ta còn phân biệt nước ngầm nông, nước ngầm sâu và nước chôn vùi. "Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Nước ngầm cũng có những đặc điểm giống như nước mặt như: nguồn vào (bổ cấp), nguồn ra và chứa.

Sự khác biệt chủ yếu với nước mặt là do tốc độ luân chuyển chậm (dòng thấm rất chậm so với nước mặt), khả năng giữ nước ngầm nhìn chung lớn hơn nước mặt khi so sánh về lượng nước đầu vào. Nguồn cung cấp nước cho nước ngầm là nước mặt thấm vào tầng chứa. Các nguồn thoát tự nhiên như suối và thấm vào các đại dương. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu.

Ðặc 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 và mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm.

Nước ngầm tầng sâu thường 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 khai thác nước có áp. • Vùng thu nhận nước. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 6 • Vùng chuyển tải nước.

Vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường cách nhau khá xa, từ vài chục đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực. Ðây là loại nước ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định. Tại các khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm Caster di chuyển theo các khe nứt Caster.

Vùng ven biển trong các dải cồn cát thường có các thấu kính nước ngọt nằm trên mực nước biển. Có hai loại nước dưới đất: + Nước dưới đất có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp đá nầy bị kẹp giữa hai lớp sét hoặc diệp thạch không thấm. Do bị kẹp chặt giữa hai lớp đá không thấm nên nước có một áp lực rất lớn vì thế khi khai thác người ta dùng khoan xuyên qua lớp đá không thấm bên trên và chạm vào lớp nước này nó sẽ tự phun lên mà không cần phải bơm. Loại nước dưới đất này thường ở sâu dưới mặt đất, có trữ lượng lớn và thời gian hình thành nó phải mất hàng trăm năm thậm chí hàng nghìn năm.

+ Nước dưới đất không có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp đá nầy nằm bên trên lớp đá không thấm như lớp diệp thạch hoặc lớp sét nén chặt. Loại nước dưới đất này có áp suất rất yếu, nên muốn khai thác nó phải thì phải đào giếng xuyên qua lớp đá ngậm rồi dùng bơm hút nước lên. Nước ngầm loại nầy thường ở không sâu dưới mặt đất,ì có nhiều trong mùa mưa và ít dần trong mùa khô.1 Một số đặc điểm và cấu trúc của nguồn nước dưới đất a. Đặc điểm Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hóa trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau.

Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa. Thành phần, tính chất nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc địa tầng của khu vực và chiều sâu của lớp nước ngầm…. Trong nước ngầm không chứa rong, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 7 tảo là yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chúng lại chứa các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, mưa nhiều hoặc bị ảnh hưởng của nguồn thải thì trong nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ.

Bản chất địa chất của khu vực ảnh hưởng lớn đến thành phần hoá học của nước ngầm vì nước luôn tiếp xúc với đất đá trong đó nó có thể lưu thông hoặc bị giữ lại. Giữa nước và đất luôn hình thành nên sự cân bằng về thành phần hoá học, vì vậy thành phần của nước thể hiện thành phần của địa tầng khu vực đó. Tuy vậy, nước ngầm có một số đặc tính chung là: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hoá học ít thay đổi theo thời gian, ngoài ra nước ngầm thường chứa rất ít vi khuẩn, trừ trường hợp nguồn nước bị ảnh hưởng của nước bề mặt. Trong nước ngầm thường không có mặt oxi hoà tan nhưng có hàm lượng CO2 cao, thường có hàm lượng sắt tổng cộng với các mức độ khác nhau, từ vài mg/l đến 100 mg/l hoặc lớn hơn, vượt xa tiêu chuẩn cho phép với nước ăn uống sinh hoạt (tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt trong nước ăn uống sinh hoạt là 0,3 mg/l, đối với khu vực đô thị là 0,5 mg/l đối với khu vực nông thôn).

Do đó cần phải xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Một đặc điểm khác cần quan tâm là pH trong nước thường khá thấp, nhiều nơi pH giảm đến 3 - 4 (do hàm lượng CO2 cao), không thuận lợi cho việc sử lý nước. Các đặc tính của nước ngầm: + Nhiệt độ của nước ngầm tương đối ổn định. + Độ đục thường thay đổi theo mùa.

+ Độ màu: Thường thì không có màu, độ màu gây ra do chứa các chất của acid humic. + Độ khoáng hoá thường không thay đổi. + Sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau. + CO2 thường xâm thực với hàm lượng lớn.

+ Ôxi hoà tan thường không có. + H2S thỉnh thoảng có mặt trong nước ngầm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 8 + NH4+ thường có mặt trong nước ngầm. + Nitrat, Silic có hàm lượng đôi khi cao.

+ Ít bị ảnh hưởng bởi các chất vô cơ và hữu cơ. + Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng tuỳ theo khu vực. + Vi sinh vật: Thường có vi khuẩn Đặc điểm số 1: Nước dưới đất chịu ảnh hưởng nhiều của vi sinh vật. Trong các tầng sâu do không có Oxy và ánh sáng nên vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, chi phối nhiều nên thành phần hóa học của nước dưới đất.

Vậy nên thành phần hoá học của nước dưới đất chứa nhiều chất có nguồn gốc vi sinh vật. Đặc điểm số 2: Nước dưới đất chịu ảnh hưởng bởi khí hậu không đồng đều. Nước dưới đất ở tầng trên cùng, ngay gần mặt đất chịu ảnh hưởng của khí hậu. Thành phần hoá học của nước dưới đất tầng này chịu ảnh hưởng nhiều của thành phần hoá học nước mặt do đó cũng chịu ảnh hưởng nhiều của khí hậu.

Các khí hoà tan trong tầng nước dưới đất này do nước mưa, nước sông, nước hồ… mang đến. Ngược lại, nước dưới đất ở tầng sâu lại ít hoặc không chịu ảnh hưởng của khí hậu. Thành phần hoá học của nước dưới đất trong tầng này chịu ảnh hưởng trực tiếp của thành phần hoá học tầng nham thạch chứa nó.