MỞ ĐẦU Ô nhiễm asen (As) trong nƣớc dƣới đất đã trở thành một hiểm họa môi trƣờng với quy mô rộng lớn trên thế giới. Một số quốc gia, ô nhiễm As trong nƣớc dƣới đất đã trở thành một quốc nạn nhƣ Bangladesh, Tây Bengal Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc… Đến nay trên thế giới đã có hàng trăm triệu ngƣời bị ảnh hƣởng của việc sử dụng nƣớc có hàm lƣợng As cao. Hàng nghìn ngƣời bị nhiễm bệnh đã mất hoặc giảm khả năng lao động. Hàng trăm ngƣời chết vì bị bệnh nặng do sử dụng nƣớc với hàm lƣợng As cao.
As trong nƣớc đã gây ra các bệnh hiểm nghèo nhƣ: ung thƣ da, ung thƣ thận, ung thƣ bàng quang, …gây nên các tổn thƣơng nội tạng, hủy hoại hoặc rụng các chi, các ngón tay, ngón chân…thậm chí dẫn đến tử vong. Ở Việt Nam, từ năm 1994 khi phát hiện các mẫu nƣớc dƣới đất chứa As nồng độ cao, các công trình khoa học đã bắt đầu đƣợc tiến hành nghiên cứu hiện trạng, nguồn gốc, quy luật phân bố của As để tìm ra các giải pháp phòng ngừa và xử lí nhằm đảm bảo chất lƣợng nƣớc sử dụng cho ngƣời dân. Tuy nhiên, việc nghiên cứu As có hệ thống và quy mô mới thực sự đƣợc chú ý trong vòng gần 10 năm trở lại đây. Các kết quả nghiên cứu bƣớc đầu cho thấy, As nồng độ cao trong nƣớc dƣới đất phân bố trên diện rộng trên lãnh thổ Việt Nam.
Nhiều địa phƣơng nhƣ Hà Nội, Hà Nam, Phú Thọ, Long An, Đồng Tháp… đã phát hiện có hàm lƣợng As cao trong nƣớc dƣới đất, vƣợt quá nhiều lần tiêu chuẩn cho phép theo quy định của tổ chức Y tế Thế giới (WHO: World Health Organization) đối với ăn uống và sinh hoạt (As < 10 g/l). Riêng đối với thủ đô Hà Nội, từ năm 2000 đến nay đã có một số công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nƣớc (Berg M. và nnk, 2001; Đỗ Trọng Sự, 2000; Nguyễn Văn Đản, 2004; Tống Ngọc Thanh, 2004; Berg M. Tuy nhiên, các nghiên cứu đó chủ yếu tập trung vào khu vực nội thành và phía đông Hà Nội; khu vực phía tây còn ít đƣợc quan tâm.
Mặt khác, nếu nhƣ vấn đề hiện trạng ô nhiễm As trong nƣớc dƣới đất đã đƣợc nghiên cứu khá chi tiết, thì vấn đề về nguyên nhân và cơ chế ô nhiễm còn chƣa đƣợc giải quyết thỏa đáng và còn nhiều ý kiến chƣa thống nhất. Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài “Hành vi địa 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hóa của asen trong nước dưới đất khu vực phía tây Hà Nội” đã đƣợc đặt ra và lựa chọn nhằm giải quyết các mục tiêu sau đây: 1) Đánh giá hiện trạng ô nhiễm As trong nƣớc dƣới đất khu vực phía tây Hà Nội 2) Xác định nguyên nhân ô nhiễm As trong nƣớc dƣới đất khu vực phía tây Hà Nội và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm. Để giải quyết đƣợc các mục tiêu đó nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm: + Nghiên cứu hàm lƣợng và dạng tồn tại của As trong nƣớc dƣới đất và trong trầm tích Đệ tứ. + Nghiên cứu các đặc trƣng thủy địa hóa của nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu.
+ Nghiên cứu mối tƣơng quan của As và các thành phần hóa học khác trong nƣớc dƣới đất. Đề tài đƣợc thực hiện tại Khoa Địa Chất, Đại học Quốc Gia Hà Nội dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS. Trong quá trình hoàn thành luận văn học viên đã đƣợc sự hỗ trợ kinh phí của đề tài QG.03, sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo khác trong khoa Địa chất và các đồng nghiệp trong Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản. Nhân dịp này học viên xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn, các thầy cô giáo khác và các đồng nghiệp.
8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HÀNH VI ASEN TRONG NƢỚC DƢỚI ĐẤT KHU VỰC PHÍA TÂY HÀ NỘI Trong khu vực này, các yếu tố chính ảnh hƣởng đến hành vi As trong nƣớc dƣới đất bao gồm địa hình, khí hậu, thủy văn, trầm tích Đệ tứ, địa chất thủy văn và hoạt động kinh tế xã hội. Dƣới đây là mô tả khái quát các yếu tố đó. Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu nằm ở phía tây Hà Nội, trọn vẹn trong địa giới hành chính của tỉnh Hà Tây cũ bao gồm các huyện thị: Ba Vì, Sơn Tây, Phúc Thọ, Đan Phƣợng, Thạch Thất, Quốc Oai, Hoài Đức, Chƣơng Mỹ, Thanh Oai, Thƣờng Tín, Mỹ Đức, Ứng Hòa và Phú Xuyên (hình 1. Khu vực này nằm ở phía hữu ngạn sông Đà và sông Hồng, thuộc châu thổ sông Hồng, có toạ độ địa lý 20033’47” - 21048’16” vĩ độ bắc và 105017’17” - 10600’25” kinh độ đông.
Phía bắc giáp tỉnh Vĩnh Phúc, phía tây giáp tỉnh Phú Thọ và tỉnh Hoà Bình, phía nam giáp tỉnh Hà Nam, phía đông giáp tỉnh Hƣng Yên và vùng nội thành Hà Nội. Vùng nghiên cứu có diện tích 2.198km2, dân số 2.500 ngƣời với mật độ dân số 1.157 ngƣời/km2. Địa hình Địa hình khu vực này khá đa dạng: vùng đồi núi nằm dọc theo địa giới phía tây và vùng đồng bằng nằm ở phía đông, độ cao giảm dần từ tây bắc xuống đông nam. Vùng đồi núi có độ cao từ 300m trở lên, diện tích khoảng 170km2, địa hình dốc trên 250, các núi đá vôi tập trung ở phía tây nam, địa hình bị chia cắt rất phức tạp, có nhiều hang động lớn.
Vùng bao gồm phần lớn huyện Ba Vì, thị xã Sơn Tây và rìa phía tây các huyện Thạch Thất, Quốc Oai, Chƣơng Mỹ và Mỹ Đức, liên kết với nhau thành một dải chạy theo hƣớng tây bắc - đông nam. Vùng đồi núi có thể chia thành các khu vực: núi Ba Vì, đồi cao Ba Vì, đồng bằng đồi và khu vực núi đá vôi Chƣơng Mỹ - Mỹ Đức. Địa hình vùng đồng bằng tƣơng đối bằng phẳng, chiếm 2/3 diện tích toàn vùng nghiên cứu, mang đặc trƣng vùng đồng bằng Bắc Bộ, ô trũng đê viền, độ cao trung bình 5-7m. Vùng đồng bằng là một bộ phận hợp thành đồng bằng châu thổ 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sông Hồng và dọc theo sông Đáy chảy trên địa bàn tỉnh.
Địa hình thấp dần từ tây bắc xuống đông nam, theo hƣớng dòng chảy tự nhiên của hai con sông này. Vùng đồi gò bán sơn địa nằm tiếp giáp giữa vùng núi và vùng đồng bằng, chủ yếu là đồi thấp (độ cao trung bình 100m), xen lẫn các thung lũng. Sơ đồ vị trí khu vực phía tây Hà Nội 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khí hậu Khí hậu khu vực là nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh.
Mặt khác, khu vực nghiên cứu nằm ở sƣờn đông của phần nam dãy Hoàng Liên Sơn, nên khí hậu ở đây chịu ảnh hƣởng trực tiếp của gió mùa Đông Bắc. Vì vậy, do đặc điểm địa hình nên khu vực nghiên cứu có các vùng tiểu khí hậu khác nhau: Vùng đồng bằng có khí hậu nóng ẩm, nhiệt độ trung bình năm 23,6oC, lƣợng mƣa trung bình 1500-1600mm. Vùng đồi gò: khí hậu lục địa có nhiệt độ trung bình 23,5oC, lƣợng mƣa trung bình 2. Vùng núi Ba Vì: khí hậu mát mẻ, nhiệt độ trung bình 18oC, lƣợng mƣa trung bình trên 2.
Số giờ nắng hàng năm 1300-1700 giờ, độ ẩm không khí trung bình 84-86% (bảng 1.1: Một số đặc trƣng khí hậu khu vực phía tây Hà Nội Yếu tố Tháng Trung khí hậu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 bình Lƣợng mƣa (mm) 16,0 28,3 45,0 82,4 249,8 243,4 290,7 270,7 160,8 114,2 26,4 23,4 1551,2 Độ ẩm (%) 82 82 85 89 82 86 83 88 86 88 86 79 85 Nhiệt độ (oC) 17,3 19,4 21,2 24,6 25,5 28,8 29,6 28 27,3 25 21,5 15,6 23,6 1. Thủy văn Về mặt thủy văn, khu vực nghiên cứu có nhiều sông suối chảy qua, hệ thống sông suối khá phát triển và đa dạng, tạo thành hệ thống giao thông thủy bộ thuận lợi, trong số đó đáng kể là 4 con sông lớn có ý nghĩa quan trọng trong đời sống xã hội là sông Đà, sông Hồng, sông Đáy và sông Nhuệ. Ngoài ra, khu vực còn có nhiều hồ lớn nhƣ Đồng Mô, Suối Hai, Xuân Khanh,. Đặc điểm trầm tích Đệ tứ Trong khu vực Hà Nội, trầm tích Đệ tứ bao gồm 5 hệ tầng có tuổi từ Pleistocen sớm cho đến Holocen: 1) Hệ tầng Lệ Chi; 2) Hệ tầng Hà Nội; 3) Hệ tầng Vĩnh Phúc; 4) Hệ tầng Hải Hƣng và 5) Hệ tầng Thái Bình.
Hệ tầng Lệ Chi (Q11lc): bao gồm các trầm tích sông tuổi Pleistocen sớm đƣợc hình thành trong khoảng thời gian từ đầu Đệ tứ đến khoảng 700.000 năm cách ngày nay. Hệ tầng Lệ Chi không lộ ra trên mặt, chỉ gặp trong các lỗ khoan, ở độ sâu 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com từ 45 đến 80m, chiều dày thay đổi từ 2,5 đến 24,5m. Thành phần thạch học của hệ tầng Lệ Chi bao gồm: cuội (thạch anh, silic, đá hoa), sỏi, cát, bột, sét màu xám nâu. Hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn): hình thành từ trầm tích sông lũ và sông, tuổi Pleistocen giữa-muộn, phân bố từ ven rìa gò đồi Ba Vì, Sóc Sơn và trải rộng xuống vùng đồng bằng.
Trầm tích sông - lũ phân bố dƣới dạng thềm bậc 2 ở vùng Xuân Mai, Thạch Thất, Hòa Lạc, Ba Vì, Đa Phúc, Kim Anh, Minh Trì và một vài nơi khác. Thành phần vật chất của trầm tích sông lũ gồm phần dƣới là cuội tảng, cuội, sỏi, sạn hỗn độn, phần trên là các bột ít sét màu vàng gạch. Nhiều nơi ở ven các gò đồi, phần trên của trầm tích bị phong hóa mạnh tạo tầng đá ong non. Trầm tích sông gặp ở hầu hết các lỗ khoan ở vùng đồng bằng, với chiều dày thay đổi từ 9,9 đến 34m.
Thành phần vật liệu của trầm tích gồm cuội, sỏi, sạn, cát, bột sét màu xám vàng loang lổ. Đây có thể coi là đối tƣợng chứa nƣớc ngầm chính của thành phố Hà Nội. Về quan hệ, hệ tầng Hà Nội nằm phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Lệ Chi và các đá cổ hơn, phía trên bị các trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc phủ bất chỉnh hợp lên. Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13vp): có tuổi Pleistocen muộn, tồn tại dƣới dạng thềm bậc 1 (vùng lộ ra trên mặt), phân bố rộng ở Sóc Sơn, Đông Anh, Thạch Thất, Quốc Oai, Chƣơng Mỹ, Xuân Mai và Cổ Nhuế.
Chúng phân bố ở độ cao tuyệt đối 8-20m; còn ở vùng đồng bằng, từ Nam Đông Anh, Nam Cổ Nhuế đổ về phía nam chỉ gặp trong các lỗ khoan từ độ sâu 2-26,5m. Trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc có các nguồn gốc sông, sông-hồ-đầm lầy và sông biển.