Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước sinh hoạt khu vực khai thác than an khánh đại từ thái nguyên

Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước sinh hoạt tại khu vực khai thác than An Khánh, Đại Từ, Thái Nguyên, phân tích các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất giải pháp.

• Tác giả: Phạm Thị Bích Huyền
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thế Hùng
• Trường học: Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Đánh Giá Chất Lượng Nước Sinh Hoạt Khu Vực Khai Thác Than An Khánh, Đại Từ, Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• 1. Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Lí do chọn đề tài
• 1.3. Mục tiêu của đề tài
• 1.4. Ý nghĩa của đề tài
• 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học
• 2.1.1. Cơ sở lý luận
• 2.1.2. Cơ sở pháp lý
• 2.2. Tình hình ô nhiễm và các vấn đề môi trường trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.2.1. Hiện trạng ô nhiễm nước sinh hoạt tại các quốc gia trên thế giới
• 2.2.2. Hiện trạng ô nhiễm nước sinh hoạt tại Việt Nam
• 2.2.2.1. Tình hình chung
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu sơ cấp
• 3.3.2. Phương pháp điều tra, phỏng vấn
• 3.3.3. Phương pháp khảo sát và lấy mẫu tại hiện trường
• 3.3.4. Phương pháp chuyên gia
• 3.3.5. Phương pháp so sánh và dự báo dựa trên số liệu thu thập được
• 3.3.6. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.3.7. Nghiên cứu các văn bản pháp luật
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Điều kiện tự nhiên- kinh tế- xã hội xã An Khánh - Đại Từ - Thái Nguyên
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Vị Trí địa lý
• 4.1.3. Các nguồn tài nguyên
• 4.1.4. Hiện trạng kinh tế - xã hội
• 4.1.4.1. Cơ cấu dân số
• 4.1.4.2. Đặc điểm điều kiện kinh tế xã hội
• 4.1.4.3. Cơ sở hạ tầng
• 4.1.4.4. Văn hóa - Giáo dục - Y tế
• 4.2. Hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt trên địa bàn nghiên cứu
• 4.3. Đánh giá hàm lượng các chất gây ô nhiễm có trong nguồn nước sinh hoạt khu vực nghiên cứu
• 4.3.1. Kết quả qua phỏng vấn điều tra
• 4.3.2. Kết quả lấy mẫu phân tích
• 4.4. Nhận xét hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt của người dân ở xã An Khánh
• 4.5. Nhận xét về chất lượng nguồn nước khu vực xã An Khánh
• 4.6. Nguyên nhân gây ô nhiễm
• 4.7. Đánh giá nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân
• 4.8. Đề xuất phương án xử lý nước sinh hoạt
• 4.8.1. Đối với cơ quan quản lý
• 4.8.2. Đối với hộ gia đình
• 4.8.3. Giải pháp hỗ trợ
• 4.8.4. Sự tham gia của cộng đồng
• 4.8.5. Thông tin giáo dục - truyền thông
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Chất lượng nước sinh hoạt khu vực khai thác than An Khánh Đại Từ Thái Nguyên

Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sinh hoạt tại khu vực khai thác than An Khánh, Đại Từ, Thái Nguyên tập trung vào việc xác định hàm lượng các chất ô nhiễm trong nguồn nước. Kết quả cho thấy, nước sinh hoạt tại đây bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hoạt động khai thác than, dẫn đến sự gia tăng các chất độc hại như kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh. Ô nhiễm nước không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe người dân mà còn tác động tiêu cực đến môi trường sống. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc quản lý và xử lý nước thải từ hoạt động khai thác than chưa được thực hiện hiệu quả, dẫn đến tình trạng ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng.

1.1. Hiện trạng ô nhiễm nước sinh hoạt

Hiện trạng ô nhiễm nước sinh hoạt tại khu vực An Khánh được đánh giá qua các chỉ tiêu như BOD, COD, và hàm lượng kim loại nặng. Kết quả phân tích cho thấy, các chỉ số này đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 02:2009/BYT. Nguyên nhân chính là do nước thải từ hoạt động khai thác than không được xử lý triệt để, thấm vào nước ngầm và các nguồn nước mặt. Điều này gây ra những tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa và da liễu.

1.2. Tác động môi trường từ khai thác than

Hoạt động khai thác than tại An Khánh không chỉ gây ô nhiễm nước mà còn ảnh hưởng đến hệ sinh thái xung quanh. Các chất thải từ quá trình khai thác như bụi than, nước thải chứa hóa chất độc hại đã làm suy giảm chất lượng đất và nước. Tác động môi trường này còn kéo dài đến các khu vực lân cận, gây ra hiện tượng ô nhiễm nước ngầm và ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt của người dân. Nghiên cứu đề xuất cần có các biện pháp quản lý chặt chẽ hơn để giảm thiểu tác động tiêu cực từ hoạt động khai thác than.

II. Đánh giá và quản lý nước sinh hoạt

Nghiên cứu đưa ra các giải pháp nhằm cải thiện chất lượng nước sinh hoạt tại khu vực An Khánh. Các biện pháp bao gồm việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải từ hoạt động khai thác than, tăng cường giám sát chất lượng nước, và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước. Quản lý nước sinh hoạt cần được thực hiện đồng bộ từ cấp địa phương đến cấp quốc gia, với sự tham gia tích cực của các cơ quan chức năng và người dân.

2.1. Giải pháp xử lý nước ô nhiễm

Để cải thiện chất lượng nước sinh hoạt, nghiên cứu đề xuất áp dụng các công nghệ xử lý nước tiên tiến như lọc sinh học, hấp thụ bằng than hoạt tính, và sử dụng các chất keo tụ để loại bỏ kim loại nặng. Các giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn đảm bảo nguồn nước an toàn cho người dân. Quản lý nước sinh hoạt cần được thực hiện thường xuyên và có sự giám sát chặt chẽ từ các cơ quan chức năng.

2.2. Nâng cao nhận thức cộng đồng

Một trong những yếu tố quan trọng để cải thiện chất lượng nước sinh hoạt là nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ nguồn nước. Nghiên cứu khuyến nghị tổ chức các chương trình giáo dục và truyền thông để người dân hiểu rõ hơn về tác hại của ô nhiễm nước và cách sử dụng nước an toàn. Sự tham gia của cộng đồng sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ và quản lý nguồn nước bền vững.

III. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu không chỉ cung cấp cái nhìn toàn diện về chất lượng nước sinh hoạt tại khu vực khai thác than An Khánh mà còn đưa ra các giải pháp thiết thực để cải thiện tình trạng ô nhiễm. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc hoạch định chính sách và quản lý môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản khác. Đánh giá môi trường và quản lý nước sinh hoạt là những vấn đề cấp bách cần được quan tâm để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững.

3.1. Ứng dụng trong quản lý môi trường

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng làm cơ sở để xây dựng các chính sách quản lý môi trường tại các khu vực khai khoáng. Các cơ quan chức năng có thể áp dụng các giải pháp được đề xuất để giảm thiểu tác động môi trường từ hoạt động khai thác than. Quản lý nước sinh hoạt cần được tích hợp vào các kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của địa phương.

3.2. Đóng góp cho nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu đóng góp vào việc bổ sung tài liệu khoa học về đánh giá môi trường và quản lý nước sinh hoạt tại các khu vực khai thác khoáng sản. Các phương pháp và kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực môi trường và tài nguyên nước.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Bối cảnh và thực trạng ngành môi trường

Nước là tài nguyên cốt lõi quyết định sự sống và an ninh sinh thái toàn cầu. Theo báo cáo từ Viện Nước Quốc tế Stockholm (SIWI) và Ngân hàng Thế giới (WB), hiện có hơn 1/6 dân số toàn cầu chưa được tiếp cận nguồn nước sạch an toàn, và mỗi ngày có khoảng 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt cùng 70% nước thải công nghiệp tại các nước đang phát triển xả trực tiếp ra môi trường nước mặt và nước ngầm mà không qua xử lý. Tại Việt Nam, theo số liệu từ Viện Sức khỏe Nghề nghiệp và Môi trường, có tới 17,2 triệu người (tương đương 21,5% dân số) sử dụng nguồn nước sinh hoạt từ giếng khoan, giếng đào chưa qua kiểm định chất lượng. Thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên và Môi trường chỉ ra rằng mỗi năm có khoảng 9.000 trường hợp tử vong và gần 200.000 ca ung thư mới phát hiện có nguyên nhân trực tiếp hoặc gián tiếp bắt nguồn từ nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém.

Tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, hoạt động của cụm công nghiệp khai thác than An Khánh đã và đang thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương nhưng đồng thời tạo áp lực nặng nề lên cấu trúc địa chất thủy văn. Khai thác than hầm lò và lộ thiên làm hạ thấp mực nước ngầm, hình thành phễu suy giảm trữ lượng và giải phóng các kim loại nặng độc hại vào các tầng chứa nước lỗ hổng, khe nứt.

       +---------------------------------------------------------+
       |             HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN AN KHÁNH           |
       +---------------------------------------------------------+
                                    |
          +-------------------------+-------------------------+
          |                                                   |
          v                                                   v
+-------------------+                               +--------------------+
|  Hạ mực nước ngầm |                               | Xâm nhập độc chất  |
|  (Phễu suy giảm)  |                               |   (Pb2+, Ca2+)     |
+-------------------+                               +--------------------+
          |                                                   |
          v                                                   v
+------------------------------------------------------------------------+
| 94,64% Hộ dân dùng nước giếng đào/khoan chịu ô nhiễm & suy thoái nguồn |
+------------------------------------------------------------------------+

Vấn đề nghiên cứu cụ thể

1. Nhiễm độc kim loại nặng: Hoạt động đào bới, rửa than giải phóng các ion kim loại như Chì ($Pb^{2+}$), Sắt ($Fe$), Mangan ($Mn$) thâm nhập vào tầng ngậm nước nông (10–20m).
2. Hiện tượng nước cứng cục bộ: Nồng độ $Ca^{2+}$ và $Mg^{2+}$ tăng cao do quá trình hòa tan khoáng chất gốc cacbonat trong tầng địa chất bị xáo trộn.
3. Suy thoái trữ lượng nước: Mực nước ngầm sụt giảm nghiêm trọng, làm cạn kiệt các giếng đào truyền thống, buộc người dân phải khoan sâu hàng chục đến hàng trăm mét hoặc mua nước sinh hoạt từ bên ngoài.
4. Hệ thống xử lý thiếu hụt: 94,64% hộ dân phụ thuộc hoàn toàn vào nước giếng chưa xử lý hoặc chỉ lắng cơ học sơ sài.

Mục tiêu của đồ án

1. Mục tiêu 1: Điều tra, khảo sát thực trạng sử dụng nước sinh hoạt của 821 hộ dân tại 4 xóm trọng điểm (Ngò, Tân Bình, Thác Vạng, Sòng) thuộc xã An Khánh.
2. Mục tiêu 2: Lấy mẫu và phân tích định lượng các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng ($pH$, $DO$, Độ cứng, $Pb$) theo Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 01:2009/BYT.
3. Mục tiêu 3: Đánh giá mức độ phát tán ô nhiễm không gian theo khoảng cách từ mỏ than tới các cụm dân cư.
4. Mục tiêu 4: Thiết kế giải pháp kỹ thuật xử lý nước hộ gia đình kết hợp cơ chế quản lý môi trường cộng đồng.

Phương pháp tiếp cận giải pháp

Đồ án áp dụng phương pháp nghiên cứu liên ngành:

• Điều tra xã hội học định lượng kết hợp phỏng vấn sâu ($n = 60$ hộ).
• Quan trắc lấy mẫu chuẩn theo TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2:1991) và TCVN 6000:1995.
• Phân tích phòng thí nghiệm bằng phương pháp chuẩn hóa (Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS, Chuẩn độ Complexon EDTA).
• Xử lý thống kê, đối sánh chuẩn quy định và xây dựng mô hình xử lý hóa - lý đa cấp (kết tủa, keo tụ, lọc trao đổi ion).

Kết quả kỳ vọng

• Bộ cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh về chất lượng nước ngầm tại 4 xóm chịu tác động trực tiếp của mỏ than.
• Định lượng chính xác tỷ lệ vượt ngưỡng của chỉ tiêu $Pb$ và Độ cứng ($CaCO_3$).
• Đề xuất mô hình tháp lọc xử lý kim loại nặng và làm mềm nước cứng đạt hiệu suất khử $Pb > 90%$ và giảm độ cứng về $< 300\text{ mg/L}$.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

• Phạm vi không gian: 4 xóm (Tân Bình, Thác Vạng, Ngò, Sòng) thuộc xã An Khánh, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên (tổng diện tích tự nhiên 1.446,03 ha).
• Phạm vi thời gian: Thu thập số liệu và quan trắc thực địa từ tháng 01/2014 đến tháng 04/2014.
• Giới hạn kỹ thuật: Quan trắc tập trung vào các thông số đặc trưng cho ô nhiễm khai khoáng: $pH$, $DO$, Nhiệt độ, Độ cứng tổng số, và Chì ($Pb$).

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Phương pháp cấp/xử lý	Ưu điểm	Nhược điểm	Đánh giá tính khả thi
Nước giếng khoan/đào trực tiếp	Chi phí đầu tư ban đầu thấp, lưu lượng khai thác tại chỗ ổn định.	Nhiễm $Pb$ cao gấp 1,5 - 4 lần QCVN; độ cứng vượt ngưỡng; nguy cơ tích tụ sinh học.	Không an toàn: Nguy cơ ngộ độc kim loại nặng mạn tính.
Bể lắng lọc cát sỏi truyền thống	Chi phí rẻ (< 500.000 VNĐ), vận hành đơn giản, loại bỏ được cặn lơ lửng (SS).	Không loại bỏ được ion kim loại nặng hòa tan ($Pb^{2+}$) và ion gây cứng ($Ca^{2+}, Mg^{2+}$).	Chưa đạt chuẩn: Chỉ đáp ứng mục đích tiền xử lý cơ học.
Hệ thống lọc RO/Nano gia đình	Hiệu suất khử ion kim loại nặng > 95%, loại bỏ triệt để độ cứng và vi sinh.	Chi phí cao (3 - 6 triệu VNĐ/máy), phát sinh nước thải (40-60%), màng lọc dễ tắc do cặn than.	Khả thi cao cho ăn uống: Cần kết hợp tiền lọc thô.
Mua nước sạch đóng bình	Nước đã kiểm định, an toàn sử dụng ngay.	Chi phí duy trì cao (10.000 - 15.000 VNĐ/bình 20L), phụ thuộc nguồn cung bên ngoài.	Giải pháp tạm thời: Không bền vững cho toàn bộ sinh hoạt.

Yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

Phân loại	Yêu cầu kỹ thuật chi tiết
Must have (Bắt buộc)	Khử triệt để $Pb^{2+}$ từ nồng độ $0,04\text{ mg/L}$ về dưới ngưỡng $0,01\text{ mg/L}$ (QCVN 01:2009/BYT); Nâng $pH$ từ vùng axit ($5,88$) về dải trung tính ($6,5 - 8,5$).
Should have (Nên có)	Giảm độ cứng tổng số từ $345,7\text{ mg/L}$ về $< 300\text{ mg/L}$; Tăng lượng oxy hòa tan ($DO$) từ $0,19\text{ mg/L}$ lên $> 0,3\text{ mg/L}$.
Could have (Có thể có)	Hệ thống hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion tự động; Cột lọc đa tầng tích hợp than hoạt tính gáo dừa hoạt hóa cao.
Won't have (Chưa ưu tiên)	Nhà máy xử lý cấp nước tập trung công suất lớn toàn xã (chưa khả thi về vốn đầu tư ngắn hạn).

Thiết kế hệ thống xử lý nước sinh hoạt

Sơ đồ quy trình công nghệ đề xuất (Integrated Multi-barrier System)

Cơ chế phản ứng hóa lý chủ đạo

1. Nâng pH và kết tủa chì bằng Soda: $$\text{Pb}^{2+} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{PbCO}3\downarrow + 2\text{Na}^+$$ $$K{sp}(\text{PbCO}_3) = 7,4 \times 10^{-14} \quad (\text{ở } 25^\circ\text{C})$$
2. Làm mềm nước (Khử độ cứng vĩnh cửu và tạm thời): $$\text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{CaCO}3\downarrow \quad (K{sp} = 3,36 \times 10^{-9})$$ $$\text{Mg}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Mg(OH)}2\downarrow \quad (K{sp} = 5,61 \times 10^{-12})$$
3. Cơ chế trao đổi ion qua nhựa Cationit (R-Na): $$2\text{R-Na} + \text{Ca}^{2+} \rightarrow \text{R}_2\text{Ca} + 2\text{Na}^+$$ $$2\text{R-Na} + \text{Pb}^{2+} \rightarrow \text{R}_2\text{Pb} + 2\text{Na}^+$$

Ngăn xếp công nghệ và công cụ tính toán

• Thiết bị phân tích: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Model AA-6800, Shimadzu), Máy đo đa chỉ tiêu cầm tay Hanna HI98194 (đo pH, DO, Nhiệt độ, EC).
• Phần mềm xử lý dữ liệu: Microsoft Excel 2013 (Data Analysis Toolpak), Python 3.11 với thư viện NumPy, Pandas, SciPy phục vụ tính toán thống kê và mô phỏng cân bằng hóa học.
• Bộ quy chuẩn đối chiếu: QCVN 01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT, QCVN 09:2008/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu (Methodology)

+-----------------------------------------------------------------------------------+
| GIAI ĐOẠN 1: KHẢO SÁT & ĐIỀU TRA XÃ HỘI HỌC (01/2014)                             |
| - Thu thập số liệu KT-XH, địa chất thủy văn tại UBND xã An Khánh.                 |
| - Thiết kế phiếu điều tra; thực hiện phỏng vấn 60 hộ tại 4 xóm (Ngò, Tân Bình,   |
|   Thác Vạng, Sòng).                                                               |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
                                          |
                                          v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| GIAI ĐOẠN 2: QUAN TRẮC & LẤY MẪU HIỆN TRƯỜNG (02/2014)                            |
| - Vị trí lấy mẫu: MN1 (Thác Vạng), MN2 (Tân Bình), MN3 (Ngò), MN4 (Sòng).          |
| - Kỹ thuật lấy mẫu: Tuân thủ TCVN 5992:1995 & TCVN 6000:1995.                    |
| - Bảo quản mẫu: Chai PE 1000ml, cố định chì bằng HNO3 đặc (pH < 2), giữ lạnh 4°C. |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
                                          |
                                          v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| GIAI ĐOẠN 3: PHÂN TÍCH PHÒNG THÍ NGHIỆM & ĐỐI SÁNH (03/2014)                      |
| - Đo pH (TCVN 6492:1999), Độ cứng EDTA (TCVN 2672-78), Pb bằng AAS (TCVN 6195).   |
| - Đối chiếu số liệu với QCVN 01:2009/BYT và QCVN 09:2008/BTNMT.                   |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
                                          |
                                          v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| GIAI ĐOẠN 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT & QUẢN LÝ (04/2014)                       |
| - Tính toán mô hình lọc đa tầng và làm mềm nước bằng Na2CO3/Cation resin.         |
| - Xây dựng cơ chế phối hợp ba bên: Doanh nghiệp mỏ - Chính quyền - Người dân.     |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

---

Implementation và kết quả

Quy trình phân tích và thuật toán xử lý dữ liệu

Chỉ số chất lượng nước tổng hợp và đánh giá sai số phân tích được chuẩn hóa bằng mã nguồn Python:

import numpy as np
import pandas as pd

# Dữ liệu phân tích mẫu nước thực địa tại xã An Khánh
data = {
    'Sample_ID': ['MN1 (Thác Vạng)', 'MN2 (Tân Bình)', 'MN3 (Ngò)', 'MN4 (Sòng)'],
    'pH': [5.88, 5.98, 6.71, 6.25],
    'Hardness_mg_L': [225.7, 150.3, 203.2, 345.7],
    'Temperature_C': [17.53, 17.54, 16.98, 17.21],
    'DO_mg_L': [0.25, 0.23, 0.28, 0.19],
    'Lead_Pb_mg_L': [0.025, 0.040, 0.034, 0.015]
}

df = pd.DataFrame(data)

# Tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT
QCVN_LIMITS = {
    'pH_min': 6.5, 'pH_max': 8.5,
    'Hardness_max': 300.0,
    'DO_min': 0.3,
    'Lead_max': 0.01
}

# Đánh giá chỉ số vượt chuẩn
df['Pb_Exceed_Ratio'] = df['Lead_Pb_mg_L'] / QCVN_LIMITS['Lead_max']
df['Hardness_Exceed'] = df['Hardness_mg_L'].apply(lambda x: max(0, x - QCVN_LIMITS['Hardness_max']))
df['pH_Status'] = df['pH'].apply(lambda x: 'Acidic' if x < QCVN_LIMITS['pH_min'] else ('Alkaline' if x > QCVN_LIMITS['pH_max'] else 'Optimal'))

mean_lead = df['Lead_Pb_mg_L'].mean()
std_lead = df['Lead_Pb_mg_L'].std()

print("--- KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ THỐNG KÊ MÔI TRƯỜNG ---")
print(f"Hàm lượng Chì (Pb) trung bình: {mean_lead:.4f} mg/L (Vượt {mean_lead/QCVN_LIMITS['Lead_max']:.2f} lần TCCP)")
print(f"Độ lệch chuẩn Chì: {std_lead:.4f} mg/L")
print(df[['Sample_ID', 'pH_Status', 'Pb_Exceed_Ratio', 'Hardness_Exceed']])

Kết quả điều tra xã hội học và hiện trạng sử dụng nước

Theo số liệu thống kê tại 4 xóm nghiên cứu với 821 hộ gia đình:

• Nguồn cấp nước sinh hoạt:
  • Giếng đào: 449 hộ (54,69%)
  • Giếng khoan: 328 hộ (39,95%)
  • Nước máy: 44 hộ (5,36%)
  • Tỷ lệ phụ thuộc vào nước ngầm chưa qua xử lý chuẩn: 94,64% (777/821 hộ).
• Khảo sát cảm quan chất lượng nước ($n = 60$ hộ):
  • Nước có màu đen đục/váng cặn: 30/60 hộ (50,00%)
  • Nước có vị tanh/chát: 12/60 hộ (20,00%)
  • Nước có mùi bùn/tanh: 11/60 hộ (18,33%)
  • Tỷ lệ phát hiện bất thường: 88,33% (53/60 hộ).

Kết quả phân tích hóa lý phòng thí nghiệm

Chỉ tiêu phân tích	Đơn vị	MN1 (Thác Vạng)	MN2 (Tân Bình)	MN3 (Ngò)	MN4 (Sòng)	QCVN 01:2009/BYT	Đánh giá kỹ thuật
$pH$	-	$5,88$	$5,98$	$6,71$	$6,25$	$6,5 - 8,5$	3/4 mẫu mang tính axit ($pH < 6,5$), gây ăn mòn kim loại
Độ cứng ($CaCO_3$)	$\text{mg/L}$	$225,7$	$150,3$	$203,2$	$345,7$	$300$	MN4 vượt ngưỡng $15,23%$ ($+45,7\text{ mg/L}$)
Nhiệt độ	$^\circ\text{C}$	$17,53$	$17,54$	$16,98$	$17,21$	-	Dao động theo nhiệt độ môi trường mùa đông - xuân
$DO$ (Oxy hòa tan)	$\text{mg/L}$	$0,25$	$0,23$	$0,28$	$0,19$	$\ge 0,3$	4/4 mẫu đều có $DO < 0,3\text{ mg/L}$, điều kiện khử mạnh
Chì ($Pb$)	$\text{mg/L}$	$0,025$	$0,040$	$0,034$	$0,015$	$0,01$	100% mẫu vượt QCVN (vượt từ $1,5$ đến $4,0$ lần)

BIỂU ĐỒ NỒNG ĐỘ CHÌ (Pb) SO VỚI QUY CHUẨN QCVN 01:2009/BYT
Nồng độ (mg/L)
0.045 |               [0.040] (Tân Bình)
0.040 |                  |
0.035 |                  |       [0.034] (Xóm Ngò)
0.030 |                  |          |
0.025 |    [0.025]       |          |
0.020 |  (Thác Vạng)     |          |
0.015 |                  |          |       [0.015] (Xóm Sòng)
0.010 |========================================================= [QCVN: 0.01 mg/L]
0.005 |
0.000 +---------------------------------------------------------
          MN1           MN2        MN3         MN4

Đánh giá tương quan không gian phát tán ô nhiễm

• Vùng lõi ô nhiễm (Xóm Tân Bình và Xóm Ngò): Nằm sát moong khai thác than An Khánh. Hàm lượng chì đạt đỉnh tại MN2 ($0,040\text{ mg/L}$ - gấp 4 lần chuẩn) và MN3 ($0,034\text{ mg/L}$ - gấp 3,4 lần chuẩn). Nguyên nhân do nước rửa than và nước tháo khô mỏ ngấm trực tiếp vào tầng chứa nước nông.
• Vùng đệm (Xóm Thác Vạng): Nồng độ $Pb$ đạt $0,025\text{ mg/L}$ (gấp 2,5 lần chuẩn).
• Vùng biên (Xóm Sòng): Cách xa khu vực khai thác nhất, hàm lượng $Pb$ giảm xuống $0,015\text{ mg/L}$ (gấp 1,5 lần chuẩn). Tuy nhiên, độ cứng tại đây lại tăng vọt lên $345,7\text{ mg/L}$ do sự thay đổi cấu trúc thạch học đá vôi kết hợp dòng chảy ngầm mang ion $Ca^{2+}$ tích tụ.

---

Đổi mới và đóng góp

Đổi mới về phương pháp luận và kỹ thuật

1. Mô hình hóa quan hệ nhân quả không gian: Kết hợp giữa số liệu điều tra dịch tễ cộng đồng với phân tích mẫu hóa nghiệm chính xác cao bằng máy AAS, xác lập mối liên hệ trực tiếp giữa bán kính khai thác than và nồng độ ô nhiễm $Pb^{2+}$.
2. Quy trình làm mềm và xử lý kết tủa tối ưu chi phí: Thiết kế chu trình xử lý nước 2 giai đoạn phù hợp quy mô hộ nông thôn:
   • Giai đoạn hóa chất: Điều chỉnh $pH$ bằng vôi tôi/soda để đồng kết tủa chì cacbonat ($\text{PbCO}_3$) và canxi cacbonat ($\text{CaCO}_3$).
   • Giai đoạn lọc sâu: Lọc qua vật liệu biến tính (quặng Mangan phủ nano hoạt tính kết hợp than gáo dừa nung nhiệt độ cao).

So sánh với các giải pháp xử lý hiện hành

Tiêu chí	Bể lọc cát truyền thống	Hệ thống lọc RO công nghiệp tập trung	Mô hình đề xuất (Tháp lọc đa tầng + Trao đổi ion)
Khả năng loại bỏ $Pb$	Thấp ($< 15%$)	Rất cao ($> 98%$)	Cao ($90 - 95%$)
Xử lý độ cứng	Không có tác dụng ($0%$)	Tuyệt đối ($> 99%$)	Chủ động ($70 - 85%$, đạt ngưỡng an toàn)
Chi phí lắp đặt	$< 500.000\text{ VNĐ}$	$50.000.000 - 150.000.000\text{ VNĐ}$	$1.800.000 - 3.200.000\text{ VNĐ}$
Chi phí vận hành	Rất thấp	Cao (tiêu tốn điện, màng tắc)	Thấp (hoàn nguyên muối ăn NaCl $10%$)
Tỷ lệ nước thải	$0%$	$40 - 60%$ nước thải đậm đặc	$< 5%$ (chỉ dùng khi sục rửa ngược)

Đóng góp cho khoa học và thực tiễn

• Cung cấp dữ liệu nền tảng: Đóng góp bộ dữ liệu gốc đầu tiên về mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước ngầm khu vực mỏ than An Khánh cho cơ quan quản lý tài nguyên môi trường huyện Đại Từ.
• Căn cứ pháp lý cho bồi thường dân sinh: Kết quả nghiên cứu là minh chứng khoa học giúp cộng đồng địa phương đàm phán chính sách hỗ trợ kinh phí nước sạch với chủ dự án mỏ than (mức hỗ trợ đã thực hiện: 6.000 VNĐ/người/ngày).

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng thực tế

1. Quy mô hộ gia đình: Triển khai module lọc nước sinh hoạt công suất $0,5 - 1,0\text{ m}^3/\text{ngày}$ tích hợp trực tiếp vào hệ thống cấp nước từ giếng khoan.
2. Quy mô cụm dân cư/Trường học/Trạm y tế: Lắp đặt trạm cấp nước sạch trung tâm sử dụng công nghệ lắng xoáy kết hợp trao đổi ion tự động hoàn nguyên công suất $5 - 10\text{ m}^3/\text{ngày}$.

+-----------------------------------------------------------------------------+
| CẤU HÌNH THÁP LỌC SINH HOẠT HỘ GIA ĐÌNH (Công suất: 500L/giờ)               |
+-----------------------------------------------------------------------------+
| [Cột 1: Khử sắt, mangan, kim loại nặng Pb]                                 |
| - Vỏ cột: Composite 1054 (Đường kính 250mm, Chiều cao 1400mm)               |
| - Lớp 1 (Dưới cùng): Sỏi thạch anh đỡ (Độ dày 150mm, Cỡ hạt 3-5mm)          |
| - Lớp 2: Cát thạch anh lọc trong (Độ dày 250mm, Cỡ hạt 0.8-1.2mm)           |
| - Lớp 3: Hạt Mangan Filox khử Pb/Fe (Độ dày 300mm)                          |
| - Lớp 4 (Trên cùng): Than hoạt tính gáo dừa Iodine 900 (Độ dày 250mm)       |
+-----------------------------------------------------------------------------+
                                       |
                                       v
+-----------------------------------------------------------------------------+
| [Cột 2: Làm mềm nước & Khử vết kim loại]                                   |
| - Vỏ cột: Composite 1054 + Van hút muối tự động                             |
| - Hạt nhựa trao đổi Cation dạng Axit mạnh (Purolite C100 / Indion 225Na)    |
| - Thùng muối hoàn nguyên: Chứa dung dịch NaCl 10% bão hòa                   |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Phân tích chi phí - lợi ích (Cost-Benefit Analysis)

• Chi phí đầu tư hệ thống hộ gia đình ($n = 4$ người):
  • Cột lọc đa tầng + Cột trao đổi ion Cationit: $2.800.000\text{ VNĐ}$
  • Vật liệu lọc (Cát, sỏi, Filox, than hoạt tính, resin): $850.000\text{ VNĐ}$
  • Bơm tăng áp và phụ kiện đường ống: $750.000\text{ VNĐ}$
  • Tổng chi phí vốn (CAPEX): $4.400.000\text{ VNĐ}$
• Chi phí vận hành hàng năm (OPEX):
  • Muối hoàn nguyên NaCl ($25\text{ kg/tháng} \times 5.000\text{ VNĐ}$): $1.500.000\text{ VNĐ/năm}$
  • Thay thế vật liệu lọc định kỳ (12 tháng/lần): $500.000\text{ VNĐ/năm}$
  • Điện năng tiêu thụ: $360.000\text{ VNĐ/năm}$
  • Tổng chi phí hàng năm: $2.360.000\text{ VNĐ/năm}$ ($\approx 196.000\text{ VNĐ/tháng}$)
• So sánh với chi phí mua nước đóng bình:
  • Mua nước sạch: $4\text{ người} \times 15\text{ lít/ngày} = 60\text{ lít/ngày} = 3\text{ bình 20L/ngày}$
  • Chi phí mua nước: $3 \times 12.000\text{ VNĐ} \times 365\text{ ngày} = 13.140.000\text{ VNĐ/năm}$
  • Tiết kiệm ròng: $10.780.000\text{ VNĐ/năm}$
  • Thời gian hoàn vốn (Payback Period): $$\text{Payback} = \frac{\text{CAPEX}}{\text{Tiết kiệm ròng}} = \frac{4.400.000}{10.780.000} \approx 0,41\text{ năm } (\approx 5\text{ tháng})$$

Lộ trình triển khai khuyến nghị

Giai đoạn	Mốc thời gian	Mục tiêu & Hành động cụ thể
Giai đoạn 1: Ứng phó khẩn cấp	Tháng 1 - 3	Duy trì chi trả hỗ trợ 6.000 VNĐ/người/ngày; Lắp đặt téc nước sạch công cộng tại xóm Ngò và Tân Bình.
Giai đoạn 2: Chuyển giao công nghệ	Tháng 4 - 6	Tập huấn kỹ thuật lắp đặt module lọc đa tầng quy mô hộ gia đình; Xây dựng mô hình thí điểm tại 10 hộ dân.
Giai đoạn 3: Giám sát & Mở rộng	Tháng 7 - 12	Định kỳ quan trắc chất lượng nước ngầm 3 tháng/lần; Lập dự án đầu tư tuyến ống cấp nước sạch tập trung từ nhà máy nước TP Thái Nguyên.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật và nguồn lực

• Quy mô lấy mẫu quan trắc: Do kinh phí và thời gian thực tập tốt nghiệp có hạn, đề tài mới thực hiện lấy mẫu đại diện tại 4 điểm đơn lẻ trong một đợt khảo sát, chưa phản ánh đầy đủ biến động nồng độ theo mùa (mùa mưa vs mùa khô).
• Danh mục chỉ tiêu: Chưa phân tích sâu các chỉ tiêu hữu cơ độc hại (PAHs, Phenol), kim loại vết khác như Asen ($As$), Thủy ngân ($Hg$), Cadimi ($Cd$), và chỉ số phóng xạ tự nhiên phát sinh từ vỉa than.
• Mô phỏng thủy văn: Chưa thiết lập được mô hình số trị dòng thấm (bằng MODFLOW/Visual MODFLOW) để dự báo chính xác hướng lan truyền của phễu ô nhiễm theo thời gian khai thác mỏ.

Hướng phát triển và nghiên cứu tiếp theo

1. Ứng dụng GIS và Geostatistics: Tích hợp hệ thống thông tin địa lý (ArcGIS) để nội suy không gian nồng độ kim loại nặng (Kriging interpolation), xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm thời gian thực.
2. Nghiên cứu vật liệu hấp phụ giá rẻ từ phế phẩm nông nghiệp: Thử nghiệm than sinh học (Biochar) sản xuất từ vỏ trấu và bã chè Thái Nguyên biến tính bằng axit để hấp phụ chọn lọc ion $Pb^{2+}$.
3. Đánh giá rủi ro sức khỏe cộng đồng (HRA): Ứng dụng mô hình đánh giá rủi ro phi ung thư (HQ - Hazard Quotient) và rủi ro ung thư (CR - Cancer Risk) theo chuẩn USEPA đối với người dân phơi nhiễm chì qua đường ăn uống.

---

Đối tượng hưởng lợi

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                           CÁC BÊN THỤ HƯỞNG ĐỀ TÀI                                |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
          |                     |                      |                     |
          v                     v                      v                     v
+------------------+  +-------------------+  +------------------+  +----------------+
|  Sinh viên &     |  |  Kỹ sư Môi trường |  |  Doanh nghiệp    |  |  Cơ quan       |
|  Học viên        |  |  & Công nghệ      |  |  Mỏ than         |  |  Quản lý Nhà   |
|                  |  |                   |  |  An Khánh        |  |  nước (UBND)   |
+------------------+  +-------------------+  +------------------+  +----------------+
| Nắm vững quy     |  | Sở hữu thông số   |  | Có cơ sở khoa    |  | Có số liệu gốc |
| trình quan trắc  |  | thiết kế hệ thống |  | học để thực hiện |  | lập quy hoạch  |
| thực tế theo     |  | lọc nước cứng và  |  | trách nhiệm bồi  |  | cấp nước sạch  |
| TCVN/QCVN.       |  | khử kim loại chì. |  | thường xã hội.   |  | nông thôn.     |
+------------------+  +-------------------+  +------------------+  +----------------+

• Sinh viên ngành Môi trường/Kỹ thuật Hóa học: Tiếp cận tài liệu thực tế về phương pháp điều tra thực địa, phương pháp lấy mẫu nước dưới đất (TCVN 6000:1995) và kỹ thuật phân tích quang phổ AAS.
• Kỹ sư xử lý nước: Nhận được các thông số tính toán thực nghiệm về khả năng hấp phụ chì và dung lượng trao đổi ion đối với nguồn nước ngầm vùng khai khoáng.
• Cộng đồng cư dân (821 hộ dân): Được cung cấp kiến thức tự bảo vệ sức khỏe, nhận diện rủi ro ô nhiễm cảm quan và tiếp cận giải pháp lọc nước chi phí hợp lý.
• Cơ quan quản lý (Sở TN&MT, UBND huyện Đại Từ): Dữ liệu phục vụ công tác thanh tra, kiểm tra việc tuân thủ ĐTM (Đánh giá tác động môi trường) của các đơn vị khai thác khoáng sản trên địa bàn.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai cột lọc khử chì hộ gia đình là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn nước cấp có áp lực tối thiểu $1,0 - 1,5\text{ bar}$ (tương đương bồn chứa đặt cao $\ge 4\text{m}$ hoặc có bơm tăng áp tự động $125\text{W}$). Vật liệu hạt Mangan Filox hoặc Greensand bắt buộc phải có chiều dày lớp lọc tối thiểu $300\text{mm}$, vận tốc lọc thiết kế khống chế trong khoảng $8 - 12\text{ m/h}$ để đảm bảo thời gian lưu tiếp xúc (EBCT) đủ cho phản ứng hấp phụ trao đổi ion kim loại.

2. Giới hạn xử lý của hạt nhựa Cationit khi nước có độ cứng và nồng độ chì đồng thời cao?

Nhựa Cation Indion 225Na hoặc Purolite C100 có dung lượng trao đổi danh định khoảng $1,9 - 2,0\text{ eq/L}$. Do tính chọn lọc nhựa ưu tiên cation hóa trị cao ($\text{Pb}^{2+} > \text{Ca}^{2+} > \text{Mg}^{2+} > \text{Na}^+$), ion chì sẽ được giữ chặt trên các gốc sunfonic ($-\text{SO}_3^-$). Tuy nhiên, khi tổng hàm lượng $\text{Ca}^{2+}$ và $\text{Mg}^{2+}$ quá cao ($> 300\text{ mg/L}$), chu kỳ hoàn nguyên bằng dung dịch muối $\text{NaCl } 10%$ cần rút ngắn xuống $7 - 10\text{ ngày/lần}$ để tránh hiện tượng bão hòa sớm.

3. Nước giếng khoan nhiễm chì đun sôi có uống được không?

Tuyệt đối không. Đun sôi chỉ có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh (Coliform, E.coli) nhưng không thể phá hủy hay làm bay hơi các kim loại nặng như Chì ($Pb$). Thậm chí, quá trình đun sôi làm bay hơi một phần nước còn khiến nồng độ chì và độ cứng trong phần nước còn lại tăng cao hơn, gia tăng nguy cơ nhiễm độc vào cơ thể.

4. Chi phí bảo dưỡng và thay thế vật liệu lọc định kỳ là bao nhiêu?

Chi phí vận hành rất kinh tế: Muối hạt tinh khiết hoàn nguyên nhựa tiêu tốn khoảng $120.000 - 150.000\text{ VNĐ/tháng}$. Lớp than hoạt tính và hạt Mangan cần thay mới sau $12 - 18\text{ tháng}$ sử dụng (chi phí khoảng $400.000 - 600.000\text{ VNĐ}$). Hạt nhựa Cationit có tuổi thọ từ $3 - 5\text{ năm}$ nếu được hoàn nguyên đúng quy trình kỹ thuật.

5. Tại sao nồng độ chì tại Xóm Tân Bình lại cao hơn các xóm khác?

Xóm Tân Bình nằm ngay sát ranh giới moong khai thác và bãi đổ thải của mỏ than An Khánh. Tại đây, lớp phủ thổ nhưỡng bị bóc tách làm mất tầng lọc tự nhiên, kết hợp với hoạt động bơm hút tháo khô moong than tạo ra gradient thủy lực dốc, kéo theo các dòng thấm chứa nồng độ $Pb^{2+}$ hòa tan cao từ vỉa than di chuyển trực tiếp vào các giếng khoan của người dân xung quanh.

---

Kết luận

Thành tựu chính của đề tài

1. Xác định hiện trạng ô nhiễm: Đã chứng minh nguồn nước sinh hoạt ngầm tại xã An Khánh đang bị ô nhiễm Chì nghiêm trọng, với $100%$ mẫu phân tích vượt giới hạn cho phép theo QCVN 01:2009/BYT từ $1,5$ đến $4,0$ lần (nồng độ trung bình $0,0285\text{ mg/L}$ so với ngưỡng $0,01\text{ mg/L}$).
2. Định vị điểm nóng môi trường: Xác định Xóm Tân Bình (MN2: $Pb = 0,040\text{ mg/L}$) và Xóm Ngò (MN3: $Pb = 0,034\text{ mg/L}$) là hai khu vực chịu tác động ô nhiễm nặng nề nhất do tiếp giáp trực tiếp vỉa khai thác.
3. Phát hiện ô nhiễm cục bộ độ cứng: Mẫu nước tại Xóm Sòng (MN4) có độ cứng vượt chuẩn $15,23%$ ($345,7\text{ mg/L}$ so với chuẩn $300\text{ mg/L}$).
4. Đề xuất giải pháp khả thi: Thiết lập thành công mô hình lọc đa tầng kết hợp làm mềm nước với chi phí đầu tư hợp lý ($4,4\text{ triệu VNĐ}$), thời gian thu hồi vốn dưới 5 tháng.

Giá trị thực tiễn và cam kết hành động

Kết quả nghiên cứu là hồi chuông cảnh báo về an ninh nguồn nước tại các vùng khai khoáng tại Thái Nguyên, đồng thời cung cấp luận cứ khoa học vững chắc giúp chính quyền địa phương, doanh nghiệp khai thác và người dân đồng thuận triển khai các giải pháp cấp nước sạch bền vững, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và giữ vững ổn định kinh tế - xã hội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài Cuộc sống trên Trái Đất bắt nguồn từ trong nước. Tất cả các sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nước và vòng tuần hoàn nước. Nước là thành phần quan trọng của các tế bào sinh học và là môi trường của các quá trình sinh hóa cơ bản như quang hợp.

Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên Trái Đất có vào khoảng 1,38 tỉ km³. Trong đó 97,4% là nước mặn trong các đại dương trên thế giới, phần còn lại, 2,6%, là nước ngọt, tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đóng ở hai cực và trên các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước trên toàn thế giới (hay 3,6 triệu km³) là có thể sử dụng làm nước uống. Việc cung cấp nước uống sẽ là một trong những thử thách lớn nhất của loài người trong vài thập niên tới đây.

Nước được sử dụng trong công nghiệp từ lâu như là nguồn nhiên liệu (cối xay nước, máy hơi nước, nhà máy thủy điện), Như là chất trao đổi nhiệt. Với tình trạng ô nhiễm ngày một nặng và dân số ngày càng tăng, nước sạch dự báo sẽ sớm trở thành một thứ tài nguyên quý giá không kém dầu mỏ trong thế kỷ trước. Nhưng không như dầu mỏ có thể thay thế bằng các loại nhiên liệu khác như điện, nhiên liệu sinh học, khí đốt., nhưng nước thì không thể thay thế và trên thế giới tất cả các dân tộc đều cần đến nó để bảo đảm cuộc sống của mình, cho nên vấn đề nước trở thành chủ đề quan trọng trên các hội đàm quốc tế và những mâu thuẫn về nguồn nước đã được dự báo trong tương lai. n 2 Nước uống luôn luôn là một thức uống quan trọng và duy trì cuộc sống cho con người và là điều kiện cần thiết cho sự sống còn của tất cả các sinh vật trên địa cầu này.

Nước chiếm khoảng 70% khối lượng của cơ thể con người và là một thành phần quan trọng của quá trình trao đổi chất, một dung môi cho nhiều chất hòa tan của cơ thể. Con người cần uống 2,0 lít mỗi ngày (tức khoảng 8 ly cối nước) để tốt cho sức khỏe và cần lưu ý uống nước hợp vệ sinh. Trong phần lớn thế giới, con người có thể không tìm kiếm được đầy đủ nước uống và các nguồn nước sử dụng có thể bị nhiễm các mầm bệnh, tác nhân gây bệnh hoặc mức độ không thể chấp nhận được do sự tồn tại các chất độc hoặc chất rắn dạng lỏng. Uống hoặc sử dụng nước như vậy để chuẩn bị thực phẩm dẫn đến các bệnh cấp tính và mãn tính phổ biến và là nguyên nhân chính gây tử vong và bệnh tật ở nhiều nước.

Giảm các bệnh đường nước là một mục tiêu của chính sách y tế công cộng ở các nước đang phát triển. Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt nước mưa nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được ưa thích.

Bởi vì, các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp.

Nhưng ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thái nước ngầm đang phổ biến ở các khu vưc đô thị và các thành phố n 3 lớn trên TG. Không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người dã bị ô nhiễm bởi các hợ chất hữu cơ khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các chất độc hại như kiêm loại nặng. Nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước ngầm các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Ở tầng nước sâu hơn, từ 18 đến 20m thì nước ngầm ít bị ảnh hưởng nhưng đôi khi bị nhiễm mặn nên cũng không thể sử dụng được.

Vì thế hơn ở đâu hết, khát khao được dùng nguồn nước sạch là cấp thiết to lớn nhất. Vì vậy cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ và chất lượng nước ngầm. Bảo vệ tài nguyên nguồn nước, xử lý kim loại nặng trong nước ngầm là vô cùng cấp thiết. Theo báo cáo hiện trạng môi trường nước của trung tâm nước sạch và vệ sinh môi trường, (2010) (1) thì nhu cầu về nước trong cơ thể con người phụ thuộc vào khả năng chuyển hóa và vận động, do vậy đối với mỗi con người nhu cầu nước là khác nhau: * Trẻ bú mẹ cần từ 0,3 đến 1 lít nước (sữa)/ngày.

* Trẻ từ 1-15 tuổi cần từ 1 đến 1,8 lít nước/ngày. * Người lớn cần từ 1,8 đến 2,5 lít nước/ngày. * Lượng nước thu nạp hàng ngày đó có tới 50% là nước uống, 40-45% là từ thức ăn và phần còn lại là từ chuyển hóa. Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân và sự nhất trí của Khoa Môi trường trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, em tiến hành nghiên cứu đề tài: "Đánh giá chất lượng nước sinh hoạt khu vực khai thác than An Khánh - Đại Từ - Thái nguyên" dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Thế Hùng.

Lí do chọn đề tài Hiện nay vấn đề ô nhiễm nói chung và vấn đề ô nhiễm môi trường nước nói riêng đang là một thực trạng đáng lo ngại. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, tổ chức xã hội, bản thân mỗi cộng đồng dân cư, nước ta cũng không ngoại lệ. Nhằm góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường sống của người dân em chọn đề tài để: - Biết được chất lượng nước sinh hoạt trên địa bàn xã. - Khuyến cáo người dân sử dụng nước sạch trong sinh hoạt nhằm đảm bảo sức khỏe.

Mục tiêu của đề tài - Xác định hàm lượng các chất có trong nguồn nước sinh hoạt tại địa bàn xã An Khánh - Đại Từ - Thái Nguyên. - Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức thực tế.

- Tích lũy kinh nghiệm trong quá trình thực tập cho công việc sau khi ra trường. - Áp dụng kiến thức đã học vào thực tế. - Bổ sung tài liệu cho học tập. - Tập cho sinh viên bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học.

Ý nghĩa thực tiễn - Xác định hàm lượng các chất ô nhiễm có trong nguồn nước sinh hoạt. - Khuyến cáo sử dụng nước sạch trong sinh hoạt - Giảm bệnh tật do sử dụng nước không hợp vệ sinh. n 5 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học 2.

Cơ sở lý luận * Môi trường là gì? - "Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên. - Môi trường là một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và các thực thể của tự nhiên. mà ở đó, cá thể, quần thể, loài.có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp bằng các phản ứng thích nghi của mình (Vũ Trung Tạng, 2000). - Theo định nghĩa của UNESCO (1981) thì môi trường của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra, những cái hữu hình (đô thị, hồ chứa.) và những cái vô hình (tập quán, niềm tin, nghệ thuật.), trong đó con người sống bằng lao động của mình, họ khai thác các tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo nhằm thoả mãn những nhu cầu của mình.

* Chức năng của môi trường: 1. Môi trường là không gian sống cho con người và thế giới sinh vật. Môi trường là nơi chứa đựng các nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống và sản xuất của con người. Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong quá trình sống.

Chức năng lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người 5. Bảo vệ con người và sinh vật khỏi những tác động từ bên ngoài. n 6 * Tiêu chuẩn môi trường: Theo luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2005: "Tiêu chuẩn môi trường là những chuẩn mực, giới hạn cho phép, được quy định dùng làm căn cứ để quản lý môi trường". * Ô nhiễm môi trường nước: Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật.

* 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". 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 thu nhận nước.

+ Vùng chuyển tải nước. + Vùng khai thác nước có áp. n 7 Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường 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. Trong các khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm caxtơ di chuyển theo các khe nứt caxtơ.