NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÂN BỐ AMONI VÀ ASENIC TRONG CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

1

TỔ CHỨC HỢP TÁC PHÁT TRIỂN QUỐC
TẾ CỦA THỤY ĐIỂN (SIDA)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT





BÁO CÁO

KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
NĂM 2007-2008





Tên đề tài:

NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÂN BỐ AMONI VÀ ASENIC TRONG CÁC TẦNG
CHỨA NƯỚC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG



Mã số : 91 - RF2

Tên cơ quan thực hiện: Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tên chủ nhiệm đề tài: PGS.TS . Phạm Quý Nhân









Hà N
ộ
i, 9
-
2008

2

MỤC LỤC
Tóm tắt thuyết minh đề tài
Abstract
Danh sách cán bộ tham gia thự hiện đề tài
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
1
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2
1.3. Mục đích nghiên cứu
2
1.4. Nội dung nghiên cứu
3
1.5. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng
3
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3
1.7. Lời cảm ơn
4
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
6
2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trước đây
6
2.2. Tổng quan về Arsenic
16
2.2.1 Đặc điểm địa hoá của As
16
2.2.2. Ứng dụng của As
19
2.3 Ảnh hưởng của As đến sức khoẻ con người
20
2.3.1 Các con đường của As gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người
20
2.3.2. Khái quát các biểu hiện tổn thương do ô nhiễm Arsenic

21
2.4 Nguồn hình thành As trong nước ngầm
23
2.4.1 Quá trình ôxy hoá giải phóng As ra khỏi các khoáng vật,
quặng và đá mẹ
24
2.4.2 Quá trình trầm tích làm lắng đọng As và các vật liệu chứa As
25
3

2.4.3 Các tác động nhân sinh trong khu vực nghiên cứu
26
2.4.4 Các quá trình giải phóng As từ trầm tích vào nước ngầm
26
2.5 Sự di chuyển của As trong nước dưới đất
28
2.6. Cơ chế giải phóng và di chuyển của As từ trầm tích vào nước
ngầm
29
2.6.1 Cơ chế 1
29
2.6.2 Cơ chế 2
29
2.6.3 Cơ chế 3
30
2.6.4 Cơ chế 4
30
2.7 Tổng quan về amoni và các hợp chất của nitơ
30
2.7.1 Các hợp chất của nitơ

30
2.7.2 Quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ
32
2.7.3 Tác hại của amoni và các hợp chất nitơ trong nước sinh
hoạt
34
2.7.4 Cơ sở của phương pháp sử dụng đồng vị N-15 trong việc xác
định nguồn gốc ô nhiễm amoni
35
2.8 Tổng quan về đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn khu vực
nghiên cứu
38
2.8.1. Đặc điểm địa chất
38
2.8.2. Đặc điểm địa chất thuỷ văn
39
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
45
3.1 Thiết kế thi nghiệm
45
3.2 Kỹ thuật và phương pháp sử dụng
47
3.3 Khối lượng mẫu và các chỉ tiêu phân tích
47
3.4 Thiết bị lấy mẫu, quy trình lấy mẫu và bảo quản mẫu
47
3.5. Phương pháp phân tích
49
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
51

4.1 Thành phần hóa học trong nước ngầm vùng nghiên cứu
51
4

4.2 Đặc điểm địa hóa môi trường nước ngầm vùng nghiên cứu
53
4.2.1 Quan hệ As - Eh
53
4.2.2 Quan hệ As - pH
54
4.2.3 Dạng tồn tại của As trong nước ngầm
55
4.3 Phân bố As và NH
4
+
theo chiều sâu và quan hệ giữa As-DOC
57
4.3.1 Phân bố As và NH
4
+
theo chiều sâu
57
4.3.2 Quan hệ As-DOC
61
4.4 Sự biến đổi của As và NH
4
+
theo thời gian
62
4.5 Quan hệ của As, NH

4
+
với các yếu tố khác
63
4.5.1 Quan hệ As-Fe
63
4.5.2 Quan hệ As-NH4
+

64
4.5.3 Quan hệ As-Ca và As-Mg
65
4.5.4 Quan hệ As-HCO
3
-

66
4.6 Cơ chế giải phóng và di chuyển As trong nước ngầm vùng
nghiên cứu
67
4.7 Nguồn gốc amoni trong nước ngầm
69
4.7.1 Thành phần đồng vị
15
N trong các mẫu trầm tích
69
4.7.2 Thành phần đồng vị
15
N trong các mẫu nước
72

KẾT LUẬN
75
TÀI LIỆU THAM KHẢO
76









5



Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Asen (As) là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, nhưng ở liều lượng
cao thì rất độc. Độc tính này của Asen được loài người biết từ xa xưa mà người Việt
Nam thường gọi với cái tên “thạch tín”(một độc dược bảng A). Tính độc cấp của Asen
là chết người và tính độc trường diễn là làm thay đổi huyết sắc tố da, ung thư da và
nếu con người ăn thực phẩm hoặc uống phải đồ uống có hàm lượng Asen cao hơn hàm
lượng cho phép thường dẫn đến ung thư phổi, thận và bàng quang [Wu và cs., 1998,
WHO, 2001].
Bên cạnh ô nhiễm As, tình trạng ô nhiễm amonia đang ngày càng trở nên gay
gắt. Hàm lượng NH
4

biến đổi từ 1.8 đến 34.0 mg/l, vượt quá mức cho phép đối với
tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt theo quy định là 1.5 mg/l, đặc biệt là khu vực phía
Nam Hà Nội [34]. Điều nguy hiểm là mức độ ô nhiễm này đang tăng lên theo không
gian và thời gian. Sử dụng nước uống có hàm lượng NH4 cao có thể dẫn tời nguy cơ
ung thư da, các bệnh về đường tiêu hoá, đặc biệt là bệnh xanh da ở trẻ em.
Vậy tại sao nghiên cứu nó là cần thiết? Cùng với sự phát triển của nền kinh tế-
xã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng. Biết được cơ chế nhiễm bẩn Asen
và amoni trong nước ngầm sẽ giúp cho cơ quan quản lý đưa ra các biện pháp thích hợp
để bảo vệ các nguồn nước ngầm, tránh làm ô nhiễm thêm nguồn nước do quá trình
khai thác gây ra. Đồng thời có các biện pháp xử lý nguồn nước đã bị ô nhiễm Asen và
amoni phù hợp với cơ chế nhiễm bẩn để có nước sạch cung cấp cho dân chúng, giảm
thiểu nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.
Có rất nhiều cách tiếp cận để nghiên cứu vấn đề này, trong đó, sử dụng kỹ thuật
đồng vị kết hợp kỹ thuật địa hóa là một cách tiếp cận mới, hiệu quả, độc đáo và đang
được nhiều nhà nghiên cứu áp dụng để giải thích các quá trình thủy địa hóa trong các
tầng chứa nước. Hàng loạt các công trình nghiên cứu ở Việt Nam trong hơn 10 năm
qua mới chỉ tập trung vào điều tra hiện trạng ô nhiễm As và NH
4
trong nước ngầm mà
chưa có những nghiên cứu chi tiết để giải thích cơ chế và nguồn gốc ô nhiễm Asen và
amoni trong các nguồn nước. Chưa áp dụng những phương pháp hiện đại để nghiên
6

cứu cũng như thiết bị nghiên cứu chưa được chuẩn hoá theo một chương trình đảm bảo
và kiểm soát chất lượng (QA/QC) quốc tế nên có khi các kết quả thu được của từng
nhóm nghiên cứu Việt Nam không thống nhất dẫn đến tình trạng khó giải đoán kết
quả. Điều đó đòi hỏi cần phải có những nghiên cứu sâu về quy luật di chuyển
(mobilization) của As và nguồn hình thành amoni trong nước ngầm ở Việt Nam nói
chung và ở vùng đồng bằng Bắc Bộ nói riêng. Vì vậy đề tài: “ Nguồn gốc và phân bố
amoni và Asen trong các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng” hoàn toàn có tính thời

sự và cấp thiết.
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng.
Do vậy, phạm vi nghiên cứu của đề tài là đồng bằng sông Hồng. Về sự phân bố asen
và amoni, đề tài đã tổng hợp và xác lập các bản đồ phân bố. Tuy nhiên, để nghiên cứu
rõ bản chất về nguồn gốc cũng như cơ chế hình thành chúng, đề tài đã khu trú lại và
thiết kế một bãi thí nghiệm quy mô cho một vùng điển hình của đồng bằng sông Hồng.
Từ những vấn đề thực tiễn của công tác khai thác, sử dụng nguồn nước ngầm, đối
tượng nghiên cứu chính được xác định là các tầng chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ
khu vực phía nam Hà Nội, nơi có biểu hiện ô nhiễm amoni và Asen trong các tầng
chứa nước cao nhất ở khu vực Hà Nội và vùng đồng bằng sông Hồng. Vì vậy, phạm vi
nghiên cứu của đề tài cũng tập trung vào khu vực này.
Sở dĩ mặt cắt nghiên cứu được lựa chọn ở Nam Dư - Hà Nội là vì đây là khu
vực tồn tại chủ yếu các trầm tích Đệ Tứ trẻ, điển hình cho loại hình bồi đắp của vùng
đồng bằng châu thổ aluvial. Nơi đây không chỉ có các điều kiện về đặc điểm địa hoá,
thuỷ địa hoá, địa chất thuỷ văn điển hình mà còn là nơi bị tác động mạnh của các quá
trình đô thị hoá, các hoạt động công nghiệp, nơi tập trung hệ thống nước thải của thành
phố. Đây cũng là vùng nằm trong đới phá hủy mạnh với mực nước ngầm cũng khá
thấp, vả lại bãi thí nghiệm nằm trong phạm vi các giếng khoan của nhà máy nước Nam
Dư nên thuận lợi cho việc nghiên cứu sự biến đổi của amoni và Asen với quá trình
bơm khai thác nước ngay từ khi nhà máy nước Nam Dư đi vào hoạt động.Vì vậy đây
là một địa điểm tốt để nghiên cứu nguồn gốc của ô nhiễm amoni cũng như quá trình
giải phóng và di chuyển của asen trong nước.
1.3. Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của dự án là nghiên cứu nhằm hiểu biết thêm về nguồn gốc và
7

phân bố amoni và Asen trong các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng trên cơ sở sử
dụng kết hợp các phương pháp thủy địa hóa và phương pháp đồng vị.
1.4. Nội dung nghiên cứu

Với mục đích trên, đề tài sẽ tập trung để thực hiện những nội dung sau:
- Tổng quan các kết quả nghiên cứu về địa chất thủy văn, thuỷ địa hoá và đồng
vị.
- Nghiên cứu đặc điểm, sự phân bố và quy luật phân bố của As và NH
4
trong
nước ngầm.
- Nghiên cứu mối quan hệ của As và NH
4
với pH, Eh để xác định đặc điểm địa
hoá môi trường.
- Nghiên cứu mối quan hệ của As và NH
4
với DOC, với Fe
2+
, tổng Fe, Ca
2+
,
Mg
2+
và HCO
3
-
để luận giải vai trò của DOC cũng như vai trò của vi sinh vật để giải
thích cơ chế giải phóng và di chuyển của As trong nước ngầm
- Nghiên cứu mối tương quan giữa NH
4
và thành phần đồng vị
15
N (tỷ số

15
N/
14
N) để giải thích nguồn gốc của amoni trong nước ngầm.
1.5. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng
Đề tài đã lựa chọn một bãi thí nghiệm tại Nam Dư - Thanh Trì - Hà Nội. Đây
cũng là nơi có biểu hiện ô nhiễm Asen và Amoni cao nhất ở khu vực Hà Nội và vùng
đồng bằng sông Hồng. Bãi thí nghiệm bao gồm hai cụm lỗ khoan, cụm lỗ khoan DHA
nằm gần sông Hồng cách sông Hồng khoảng 200m, cụm còn lại là DHB nằm lui về
phía đê sông Hồng cách cụm lỗ khoan DHA khoảng 500m. Có 05 lỗ khoan ở mỗi cụm
lấy nước trong các tầng chứa nước theo độ sâu, trong đó có 04 lỗ khoan lấy nước trong
tầng Holocene và 01 lỗ khoan lấy nước trong tầng Pleistocene. Bên cạnh đó, đề tài
cũng thu thập thêm 08 mẫu lỗ khoan thuộc mạng quan trắc Hà Nội gồm 04 lỗ khoan
trong tầng Holocene và 04 lỗ khoan trong tầng Pleistocene. Thời gian thu thập mẫu
cũng như tiến hành đo đạc và quan trắc được thực hiện vào cùng một thời điểm. Các
mẫu nước ngầm thu thập theo hai mùa, mùa mưa (9/2007) và mùa khô (4/2008) ở tất
cả 10 lỗ khoan ở hai cụm DHA, DHB.
Hai kỹ thuật được sử dụng chủ yếu trong đề tài là kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật
địa hoá. Đề tài sẽ trình bày tỉ mỉ vấn đề này trong chương 3, mục 3.1 ở phần sau.
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.6.1. Ý nghĩa khoa học
8

Đây là một trong những công trình đầu tiên sử dụng kỹ thuật đồng vị
15
N để
nghiên cứu nguồn gốc của Amoni trong nước ngầm. Các phương pháp địa hoá được sử
dụng để nghiên cứu cơ chế giải phóng và di chuyển As từ trầm tích vào nước ngầm.
Kết quả nghiên cứu cho phép nhận định nguồn hình thành ion amoni trong nước ngầm
trên cơ sở xem xét mối tương quan giữa tỷ số đồng vị δ

15
N trong NH
4
+
với hàm lượng
ion NH
4
+
. Việc kết hợp các mối tương quan địa hoá cho phép nhìn nhận nguồn hình
thành và

vai trò các hợp chất hữu cơ tan trong nước (DOC) có khả năng vừa là tác
nhân khử As hấp phụ trên Hfo; duy trì môi trường khử vừa là nguồn hình thành ion
HCO
3
-
theo cơ chế khoáng hóa các NOM dưới tác động của vi sinh vật .
Kết quả nghiên cứu chứng minh kỹ thuật đồng vị có hiệu quả trong việc giải
thích các quá trình thủy địa hóa trong các tầng chứa nước. Đồng thời minh chứng cho
sự kết hợp chặt chẽ nhiều phương pháp khác nhau trong việc giải quyết các bài toán
thuỷ địa hoá phức tạp và khó khăn trên quan điểm địa hoá môi trường và địa hoá thuỷ
văn đồng vị.
1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu góp phần hiểu rõ hơn nguồn gốc phát sinh và cơ chế
giải phóng cũng như quá trình di chuyển As từ trầm tích vào nước ngầm để đưa ra
những nhận định toàn diện hơn mối tương tác giữa vần đề ô nhiễm As với việc khai
thác và sử dụng nước ngầm, giúp cho việc quy hoạch, xây dựng các bãi giếng khai
thác nguồn tài nguyên nước ngầm một cách hợp lý và hiệu quả.
Bên cạnh đó, hiểu rõ hơn nguồn gốc phát sinh và cơ chế giải phóng, di chuyển
của As là cơ sở để phát triển công nghệ xử lý, đề xuất kỹ thuật thích hợp, phù hợp với

điều kiện kinh tế ở các vùng nông thôn để lấy nước sạch cung cấp cho người tiêu dùng
nhằm giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng của As đến sức khoẻ cộng đồng.
1.7. Lời cảm ơn
Đề tài được hoàn thành với sự giúp đỡ của Quỹ nghiên cứu SIDA tài trợ. Nhân
đây, tập thể tác giả nghiên cứu bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Tổ chức hợp tác phát
triển của Thụy Điển (SIDA), Văn phòng chương trình hợp tác nghiên cứu Việt Nam -
Thụy Điển. Trong suốt quá trình tiến hành nghiên cứu ở hiện trường và trong phòng
thí nghiệm, đề tài đã nhận được sự giúp đỡ, góp ý và trao đổi của các nhà khoa học của
Thụy Điển và Việt Nam. Trước tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự gợi ý về đề
xuất nghiên cứu của GS. Gunnar Jacks của trường Đại học Hoàng gia Thụy Điển
9

(KTH). Chúng tôi cũng xin cảm ơn sự cộng tác và giúp đỡ của TS. Jenny Norman, TS.
Hakan Rosqvist của Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI), TS. Đặng Đức Nhận của
Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân Việt Nam (INST). Chúng tôi cũng đánh giá cao
sự tham gia các công việc hiện trường của các sinh viên cao học đến từ Thụy Điển
gồm Emma Sigvardsson, David Baric, Johnna Moreskog, Peter Harms-Ringdahl thuộc
trường Đại học Gothenburg Thụy Điển. Chúng tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành
nhất tới ban lãnh đạo trường Đại học Mỏ - Địa chất, phòng Khoa học - Công nghệ,
khoa Địa chất và Bộ môn Địa chất thủy văn đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi trong
suốt quá trình thực hiện đề tài.

10




Chương 2
TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ASEN VÀ AMONI
2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trước đây
2.1.1 Tình hình nghiên cứu Asen và amoni trên thế giới
a) Tình hình nghiên cứu asen trên thế giới
Ô nhiễm As trong nước ngầm đã được phát hiện từ những năm đầu của thập
niên 80 của thế kỷ 20 khi hàm lượng As trong nước khai thác >50 µg/l. Hình 1 trình
bày những khu vực hiện đang có “vấn đề” về As trong nước khai thác trên toàn thế
giới. Có thể nói rằng hầu như nguồn nước ngầm của châu lục nào cũng có “vấn đề” về
As.

Hình 2.1. Phân bố toàn cầu về hiện trạng As trong nước ngầm do các nguồn khác
nhau gây ra. Điểm chấm đỏ là do khai khoáng, điểm chấm xanh là do nước địa nhiệt
gây ra ở khu vực hồ, vùng đỏ là nước ngầm ở các lưu vực khác nhau.

(Smedley et all 2002)

11

Đến nay con người đã biết trong tự nhiên có hàng trăm hợp chất của Asen và
ứng dụng của chúng trong rất nhiều lĩnh vực đời sống, sản xuất. Việc nghiên cứu về
Asen trong một thời gian dài không được chú ý. Mãi đến nửa cuối thế kỷ 20, khi phát
hiện nhiễm độc nước dưới đất ở một số nước, các nhà khoa học mới tập trung nghiên
cứu về Asen nhằm ngăn chặn hiểm hoạ bệnh tật do Asen trong nước dưới đất gây ra
đối với người sử dụng nước.
Có thể tóm lược các tác giả và công trình nghiên cứu Asen tiêu biểu trên thế
giới trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Các tác giả và công trình nghiên cứu về As trên thế giới
TT

Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu
Thời
gian
1
Nadakavuren,
Ingermann,
Jeddeloh
Seasonal Variation of Asen concentration in well
water in Lane country, Oregon. Bull. of Environ.
Contamination and Toxicology.
1984
2 Norvell
Distribution of, sources of, and mobilizing Asen,
chromium, selenium and uranium in the central
Oklahoma aquirfer. Unpublished M.S thesis,

Colorado school of mine, golden, Colorado.
1995
3
Peters,Blum,
Klaue, Karagas
Asen occurrence in New Hampshire Ground
water. Geo.Soc. of am. annual meeting abtracts
with program.
1998
4 Robertson
Asen in ground water under oxidizing conditions,
south-west United State. Environ. Geochemistry
and health
1989
5 Simo,JA
Geologic contraints on Asen in groundwater with
application to groundwater modeling.
Groundwater research Rept. University of
Winconsin
1996
6
Ziegler AC, WC
Wallace, Blevin
and Maley
Occurrence pesticides, Nitrit plus Nitrate, Asen
and iron in Water from two reaches of the
Missouri River alluvium, northwestern Missouri.
1999
12

TT

Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu
Thời
gian
U.S. Geol.Surv.
7 Jacobson Gerry
Asen poisoning from groundwater in Bengal. The
Worst hydrogeological problem in the world.
Cogeoenvironment Newsletter
1998
8 Nickson R.T
Mechanism of Asen release to groundwater in
Bangladesh and West Bangal. Applied
geochemistry
2000
9 Sandra Broms
Fiel investigations of Asen - rich groundwater in the
Bangal Delta Plains, Banladesh. Master of science
thesis. Royal Institute of Technology. Stockholm,
Sweden
2001
10 Mattias Claesson
Asen in groundwater of the Santiago del Estero,
Argentina. Derpartment of land and Water
resources Engineering, Stockholm, Sweden.
2003
11
Kennet Berg,
Tord Carlsson

Groundwater chemistry in an aquifer sequence of
Holocen to Pleistocen age in the Mekong Delta,
Vietnam with a special attention to Asen. Master
of science Degree, Royal Institute of Technology.
Stockholm, Sweden.
2001
12 Antonio Amaya
Asen in groundwater of alluvial aquifers in
nawanparasi and Kathmandu Districts of Nepal.
Master thesis of science. Department of Land and
Water Resources Engineering. Stockholm,
Sweden.
2002
13
P.Bhattacharya,
G.Jack, et al
Asen in Groundwater of the Bengal Delta Plain
aquifers in Bangladesh. Bull.Environ. Contam.
Toxicol 2002.
2002
14
Thomas E Bridge,
Meer T. Husain
Clean healthy water for Bangladesh - An
Emergency supply is desperately needed to protect
2004
13

TT

Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu
Thời
gian
the poeple from Asen disaster.
Các đồng bằng châu thổ với mật độ dân cư lớn vùng Nam và Đông Nam Á thường
phân bố các tầng chứa nước phong phú và phân bố rộng khắp. Khai thác và sử dụng
các tầng chứa nước này đang rất phổ biến hiện nay và kèm theo đó là những vấn đề
nảy sinh. Ví dụ như các tầng chứa nước Ganga-Brahmaputra (Ấn độ) có hàm lượng
Asen có nguồn gốc tự nhiên rất cao (Bhattacharya và nnk, 1997) còn các tầng chứa
nước đồng bằng sông Mê Kông lại có vấn đề về nhiễm mặn (Jacks & Rajagopalan,
1996), trong khi đó các tầng chứa
nước vùng Hà Nội thuộc đồng bằng
châu thổ sông Hồng lại có hàm lượng
Amoni cao (Le Giao, 1995;
Andersson & Norrman, 1998) và hiện
nay hàm luợng Asen lớn vượt ngưỡng
cho phép cũng đã được phát hiện
trong các tầng chứa nước này (Berg et
al., 2001; Smedley and Kinniburgh,
2002). Trong công trình của
Bhattacharya và nnk., (2002), vấn đề
Asen có hàm lượng lớn đã được phát
hiện và tác giả đã chỉ ra rằng nhiễm
bẩn trong nước ngầm sẽ ảnh hưởng
đến sức khỏe con người ở các mức độ khác nhau khi hàm lượng của nó vượt quá giới
hạn cho phép 10 µg/l (WHO, 1999).
b) Tình hình nghiên cứu amoni trên thế giới
Amoni có mặt trong nước ngầm là do kết quả của quá trình phân huỷ yếm khí
các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên và cũng do các nguồn thải hữu cơ từ các hoạt động
của con người. Nồng độ amoni cao từ 1-10mmol/L đã được tìm thấy ở các tầng chứa

nước bị nhiễm bẩn do sự rò rỉ từ trong đất và trong các hoạt động thải nước thải nồng
độ amoni cao. Đã có nhiều công trình khoa học sử dụng kỹ thuật đồng vị kết hợp với
các phương pháp khác để nghiên cứu về ngồn gốc ô nhiễm amoni cũng như sự di
Hình 2.2. Bản đồ phân bố As trong nước
ngầm khu vực Hà Nội. Tháng 9/1999
(Berg và cs., 2001)
14

chuyển của chất này từ trong môi trường đất vào nước ngầm thông qua các quá trình
biến đổi các hợp chất nitơ. Có thể kể tên các công trình khoa học tiêu biểu nghiên cứu
về amoni theo bảng sau:
Bảng 2.2 Các công trình nghiên cứu về anmôni trên thế giới
TT

Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu Thời gian
1 Bengtsson
Fate of
15
N Labelled Nitrate and Ammonium in a
Fertilized Forest Soil
2000
2 Bo¨hlke Ammonium transport and reaction in contaminated
groundwater: Application of isotope tracers and
isotope fractionation studies
2006
3 Cozzarelli Geochemical and microbiological methods for
evaluating anaerobic processes in an aquifer
contaminated by landfill leachate
2000
4 Ceazan Retardation of ammonium and potassium transport

through a contaminated sand and
gravel aquifer: The role of cation exchange
1989
5 Davidson Measuring Gross Nitrogen Mineralisation,
Immobilization and Nitrification by
15
N Isotopic
Pool Dilution in Intact Cores
1991
6 DeSimone Nitrogen transport and transformations in a
shallow aquifer receiving wastewater discharge: A
mass balance approach
1998
7 Eos Trans Review of ammonium attenuation in soil and
groundwater
2003
8 Karamanos Nitrogen isotope fractionation during ammonium
exchange reactions with soil clay
1978
9 Mariotti Experimental determination of nitrogen kinetic
isotope fractionation: Some principles; illustration
for the denitrification and nitrification processes
1981
10 Smith Denitrification in a sand and gravel aquifer 1988

15

2.1.2. Tình hình nghiên cứu Asen và amoni ở Việt Nam
Đồng bằng Bắc Bộ của Việt Nam cũng đã có dấu đỏ trên bản đồ ô nhiễm As
trong nước ngầm của thế giới kể từ khi M. Berg và các cộng sự công bố kết quả điều

tra tại khu vực Hà nội [Berg và cs., 2001]. Nghiên cứu về Asen ở Việt Nam cũng đã
được một số tác giả đề cập trong các báo cáo địa chất, địa chất thuỷ văn, địa hoá cũng
như thuỷ địa hoá. Tuy nhiên, việc nghiên cứu Asen chỉ mang tính khái quát và kết hợp
khi nghiên cứu chung với những nguyên tố khác. Các mẫu phân tích Asen chỉ có tính
chất đơn lẻ và rải rác chứ chưa có hệ thống. Kể từ khi Asen là vấn đề nổi cộm của thế
giới thì việc nghiên cứu về chúng mới được chú ý.
Đặc biệt khi mà
đồng bằng Bắc Bộ của
Việt nam lại có điều kiện
về địa chất, địa chất thuỷ
văn, thuỷ địa hoá giống
như các đồng bằng ở
Banglades.
Từ năm 2000 đến
nay, đã có nhiều công trình
của nhiều tác giả nghiên
cứu về Asen trong các
nguồn nước. Các kết quả
nghiên cứu bước đầu cho
thấy lãnh thổ nước ta có
nhiều địa phương bị ô
nhiễm Asen với mức độ
khá cao. Có thể liệt kê một số công trình nghiên cứu và tác giả của các công trình đó
trong bảng 2.3
Nhìn chung, phần lớn các nghiên cứu trong thời gian gần đây thường quan tâm
nhiều hơn tới việc xác định hàm lượng Asen và sự phân bố của chúng trong nước
ngầm. Hình 2.3 và 2.4 trình bày phân bố hàm lượng As trong nước ngầm tầng
Holocene và Pleistocene ở Hà Nội.
Hình 2.3: Bản đồ phân bố Asen trong tầng chứa nước
Holocen vùng Hà Nội

16

Từ những năm đầu thế kỷ 21, nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Công nghệ
Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD) thuộc Trường Đai học Khoa học Tự
nhiên đã phối hợp với các nhà khoa học đến từ Thuỵ Sĩ, Đan Mạch và Nhật
Bản trong nghiên cứu về ô nhiễm As ở Việt Nam đã đạt được những thành tựu lớn
trong việc tìm ra nguồn gốc cũng như cơ chế giải phóng và dịch chuyển As trong nước
ngầm bằng kỹ thuật địa hoá [15, 66, 67]. Bên cạnh đó, một số nhà khoa học trẻ đã có
những nghiên cứu của mình về ô nhiễm As được trình bày trong đề tài thạc sỹ và tiến
sỹ [31, 61, 78]. Trong các công trình này, các nhà khoa học đã giải thích As trong
nước ngầm ở các khu vực nghiên cứu có nguồn gốc tự nhiên, hay còn được gọi là
nguồn gốc địa chất. Phân bố As trong nước tầng Holocene có quy luật như sau: Nước
ngầm ở những khu vực bồi
tụ phù sa hạt mịn dọc sông
Hồng và trong bồi tụ có
nhiều tàn dư hữu cơ thực
vật thường có hàm lượng
As cao.
Từ 1995 đến 2000,
nhiều công trình nghiên
cứu điều tra về nguồn gốc
asen đã phát hiện thấy
nồng độ asen trong các
mẫu nước khảo sát ở khu
vực thượng lưu sông Mã,
Sơn La, Phú Thọ, Bắc
Giang, Hưng Yên, Hà Nội,
Hà Nam, Nam Định,
Thanh Hóa đều vượt tiêu
chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt của Quốc tế và Việt Nam[20]. Nhiều nghiên

cứu đã mở rộng địa bàn quan trắc hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tầng chứa
nước tuổi Đệ Tứ ở một số tỉnh thuộc vùng châu thổ sông Hồng như Hà Nam (Phạm
Kiến Quốc, 2006), Phú Thọ (Trần Công Bút, 2006). Trong hơn 2 năm (2003-2005),
Chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ asen trong nước của 71.000

Hình 2.4: Bản đồ phân bố Asen trong tầng
chứa nước Pleistocene vùng Hà Nội
17

giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam. Kết quả phân tích cho
thấy, nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùng lưu vực sông Hồng: Hà Nam, Nam
Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh An Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực
sông Mê Kông đều bị nhiễm asen rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độ asen từ 0,1mg/l
đến > 0,5 mg/l (cao hơn Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và Tổ chức Y tế thế giới
10-50 lần) của các xã dao động từ 59,6 - 80%.
Mặc dù người dân Việt Nam thường sử dụng nước giếng khoan sau khi qua bể
lọc sắt, song hiệu quả loại bỏ asen của nhiều bể do dân tự xây lắp chất lượng chưa cao,
nên tỷ lệ các bể có khả năng loại bỏ asen tới giới hạn cho phép chỉ là 41,1%. Ngoài ra,
nhiều hộ gia đình dùng nước giếng khoan trực tiếp không qua bể lọc. Các biện pháp
điều trị hữu hiệu bệnh nhiễm độc asen mãn tính vẫn chưa có. Do vậy, biện pháp phòng
bệnh tốt nhất là hạn chế, tiến tới không sử dụng nguồn nước ô nhiễm asen. Hiện nay,
Chính phủ đã có Kế hoạch hành động quốc gia về giảm thiểu ô nhiễm asen ở Việt
Nam với các nội dung tiến hành khảo sát toàn quốc để xác định mức độ ô nhiễm asen
ở nguồn nước ngầm các khu vực khác nhau, xây dựng bản đồ ô nhiễm asen ở Việt
Nam; đánh giá thực trạng ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nguồn nước sinh hoạt tới
sức khỏe của cộng đồng và xây dựng các biện pháp phòng chống; nghiên cứu và áp
dụng các giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm asen trong nguồn nước; tăng cường thông
tin tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng về vệ sinh nguồn nước, phòng
chống bệnh tật do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm nói chung và ô nhiễm asen nói
riêng.

Trong công trình của Berg và nnk, (2001) yêu cầu về hiểu biết sâu và rộng hơn
về nhiễm bẩn nước ngầm cũng như nước ăn uống, sinh hoạt đang là những đòi hỏi cấp
thiết. Theo Berg và nnk, (2001) trầm tích tự nhiên có thể là nguồn gốc gây ô nhiễm
Asen trong nước ngầm. Tuy nhiên, kết quả phân tích thành phần trong các mẫu trầm
tích còn chưa phát hiện mối quan hệ này. Vì vậy, nghiên cứu sơ bộ nguồn Asen do
hoạt động của con người tạo ra cần được xem xét. Điều kiện môi truờng mà phổ biến
cho sự tồn tại của hàm lượng Asen cao trong nước ngầm phải là tầng chứa nước có
môi trường khử và trầm tích phải tương đối trẻ (Smedley & Kinniburgh, 2002). Đồng
bằng châu thổ sông Hồng được thành tạo bởi các trầm tích từ hiện đại đến Pleistocen.
Tại khu vực Hà Nội và vùng phụ cận, hai tầng chứa nước này được phân biệt và nhiều
nơi ngăn cách bởi lớp thấm nước yếu. Trong các lớp thấm nước yếu này, chiều dày lớp
18

sột ln than bựn cú th t ti 10 m. Vic khai thỏc nc vi cụng sut ln dn n s
hỡnh thnh cỏc phu h thp mc nc v kt qu l hm lng ca Amoni trong nc
ngm cng tng cao, thm chớ vt quỏ 10 mg/l khu vc bói ging. c bit cỏc
bói ging phớa Nam H Ni, hm lng Amoni v Asen cao cng ó c cp trong
mt vi bỏo cỏo (Chng trỡnh cp nc H Ni, 1993; Liờn on a cht Thy vn
a cht Cụng trỡnh min Bc, 2003). Hỡnh 2.5 mụ t s phõn b ca As trong cỏc
cụng trỡnh cp nc tp trung cho ton vựng ng bng sụng Hng.
4 00
6 00
40 0
5 88
2 00
2 94
2
0
0
6 00

4 00
4
0
0
2 00
1
0
0
10 0
2 47
2 00
2
1 0
5
1 86
1 00
40 0
2 0
3 2
4
(
6
)
N
23
20
2 0
2 00
2 00
2 00

4 00
2 00
4 66
30 3
29 8
2 00
4 00
37 2
8 00
6 00
90 1
4 00
3 29
58 7
2 00
4 00
61 2
4 74
72 9
2 00
40 0
6 00
40 0
20 0
6 31
2 47
60 0
4 00
6 95
20 0

2 00
35 3
2 00
20 0
4 62
4
0
0
55 3
4
0
0
2
0
0
4 13
4 00
4 74
2
0
0
4 43
6 00
2 00
40 0
20 0
20 0
60 0
20 0
50 4

1 06 8
8 00
1 29
2
69
6 0
6 9
13 2
5 0
2 0
1
7 5
3
2 0
2
4 0
0
24 6
2 00
23 6
45 4
2
0
0
4
0
0
2 00
2 00
4 00

5 39
2
0
0
1
0
0
6
0
0
53 6
4
0
0
2
0
0
39
2 18
1
0
0
1 00
2
0
0
2
1
2
4

1
1
2
2
4
2
2
2
6 6
2 0
9 8
1
0
0
2 46
4
2 0
13 3
1 002 0
28 0
2
0
0
10 0
3 04
2
0
0
4 00
8 28

4 11
2
0
0
57 3
4
0
0
2 00
2 00
4 00
6 21
4
0
0
1
0
0
37 7
2 07
10 0
2
0
0
12
2
0
20
1
0

0
20 0
1 00
2 8
41
1 8610 0
7 5
3 36
2 00
1 00
1 0010 0
1 00
2
6 4
2
2
1
0
0
1
0
0
2 00
20 4
2
2
1 03
2
2 61
1 00

2 31
5 8
2
3
3
2
3
7
2
2
2
2
2
2
1 0
2
2
3
3
3
2 8
1 60
2
0
karst
52 3 .
6
0
4
9

0
5
0
8
4
8
8
ka rst
4
9
3
22 5 .
2 9.
2
0
.8 3
1
0
0
2 64 .
26 9 .
.1 8 0
karst
.8 7
.7 6
.1 65
.2 53
1 65 .
.8 7
2

0
0
3 25 .
25 3 .
.1 46
2
0
0
2
0
0
2
0
0
8 3.
1 84 .
3 47 .
2
0
0
.2 3 6
.9 4
.
46 2
1 08
1 00
2
0
3
10 0

2 0
1
0
0
3
3
3
7
3
24
.2 5 3
2
0
0
karst
.2 5 3
40 1 .
Ka rst
.3 89
.1 7 1 9 5.
.1 5 6
.2 3 9
2 04 .
.9 0
2 .
.4
.4 40
.3 3 7
23 20
2

1

0
0
'
2
1

1
0
'
2
1

2
0
'
234 0
23 50
23 60
70 0
1
0
7

5
8
'
233 0
231 0

69 0
18
1
0
7

4
5
'
650 660 670 68 0
1
0
7

3
0
'
630 640
1
0
7

1
5
'
22 30
224 0
22 50
226 0
690

22 10
22 20
70018
228 0
23 00
227 0
22 90
670 68 0
640 65 0 660
620 630
1
0
7

4
5
'
2
0

0
0
'
2
0

1
0
'
195 6'

10 758 '
2
0

2
0
'
2
0

5
0
'
2
0

4
0
'
2
0

3
0
'
18 6 10600570
58 0
590
1
0

7

3
0
'
1
0
7

1
5
'
1
0
7

0
0
'
1
0
6

4
5
'
1
0
6

3
0
'
223 0
540 55 0 560
2
0

0
0
'
18
1
9

5
6
'
1
0
6

1
7
'
22 80
22 90
230 0
2
0

4
0
'
2
0

5
0
'
22 20
22 10
224 0
2
0

1
0
'
2
0

2
0
'
22 60
2
2
5
0

227 0
2
0

3
0
'
610
62 0
58 0 590 60018
1
0
6

4
5
'
1
0
7

0
0
'
55 0540 560
570
1
0
6

3
0
'
18
23 60
2
1

2
0
'
1
0
6

1
7
'
2
1

1
0
'
2
1

0
0
'

23 10
23 20
233 0
234 0
235 0
2
1

2
0
'
1
8
h. hoành bồ
cát hải đảo cát bà
H. s ơn độ ng
N. Ph ợng Ho àng
N. Ho àng Oanh
đ
ả
o

h
à

n
a
m
q uảng yên
h. yên hng

u
i
t
a
n
m

r
ệ
đồ sơ n
v
ụ
n
g

đ
ồ

s
ơ
n
3
5
3
N.Yê n Tử
Uô ng b í
Hải phò ng
h. thủy nguy ên
S
g

.
B
ạ
c
h

đ
ằ
n
g
c

ả

10
c
ử
a

l
ạ
c
h

t
r
a
y
h. kiế n thụy
3

5
4
c

ả

c
ấ
m
kiế n an
h. an hải
h
.

a
n

l
ã
o
10
c
ử
a

t
r
à

l

ý
c

ả

t
h
á
i

b
ì
n
h
c
ử
a

v
ă
n

ú
c
h. thái thuỵ
4
8
9
h
.

x
u
â
n

t
h
ủ
y
c
ử
a

b
a

l
ạ
t
S
g
K
i
ê
h. kiế n xơ ng
h. tiề n hải
c

ả

l
â
n
4
6
1
1
0
a
n

G
i
n
g
h. vũ th
thái b ình
r
S
g

T
à

L
ý
h
.

h
ả
i

h
â
ụ
S
g
.
N
in
h

c
ơ
văn lý
S
g
.

C
h. nam hà
S
ô
n
g

H
ồ

n
g
T
h
â
u

h
à
n
h
S
g
.
ĩ
h
.

t
ứ

l
ộ
c
Đ
h. nam thanh
S
h. yê n dũng
g
.

C
S
g
.

K
i
h. g ia lơng
h. thuận thành


3
7
7
à
h
.

q
u
ế

v
õ
u

C
h
m
b

ắ
c

g
i
a
n
g
S
ô
n
g
S
g
.

C
ẩ
5
à

m
G
g
n
i
3
8
1
o

đ
n
h

à
h
.

c
h
â
u

g
i
a
n
g
i
ả
S
g
.

C
ầ
h. việ t yê n
n
c

H

g
H
h
.

k
im

t
h
i
h. m ỹ văn
b
ắ
c

n
i
n
h
18
2
8
8
S
g
.
B

ắ
3
7
9
g
S
.

Đ
u
ố
h
.

t
i
ê
n
s
ơ
n
mạo khê
18
h. đô ng triề u
S
g
.
Đ
á

B
ạ
c
h
n
S
g
.

H
à
ô
S
n
g

R
a
h. kim mô n

S
g
.
V
ă
n
ú
c
g
S

g
.
K
i
n
h

M
ô
n
n
h. nam thanh
a
N
ụ
c

m
g
S
.

L

B
h
á
i

ì

n
h
g

Đ
u
ố
n
h. chí linh
3 79
ầ
u
L
ỗ
h
n
h

T
à
y
.
S
g

T
hải dơ ng
h. cẩm b ình

S

g
.
T
h
g
n

ơ
h
.

l
ụ
c

n
a
m
3 1
4
9
0
4
5
9
4
9
0
g
S

ô
n

Đ
a
ò
N
a
m

đ
ị
n
h
h
.

v
ụ

b
ả
n
1
0
4
8
8
c

ả

đ
á
y
G

h
â
u
i
a
n
g
h. nga s ơn
c
ử
a

l
ạ
c
h

g
i
a
n
g

S
ô
n
g
V
ọ
c
nam s ơn
ninh bình
h
.

n
g
h
i
ã

h

n
g
4
9
9
.
S
g

C

hng yên
h. lý nhân
3
8
0
S
g
Đ
á
y
h. thanh liêm
S
g
.
L
ý

N
h
â
n
2
1
b
ì
n
h

l
ụ

c
h. duy tiên
hà nam
h. kim giang
L

à
n
g
o
n
g
1
2
2
5
h. ý Yê ntam điệ p
h
.

t
h
ạ
c
h
t
h
à
n
h

H
S
g

o
h
.

h
à

t
r
u
n
g
S
ô
n
g

i
ạ
H
o
b
ỉ
m

s

ơ
n
g ia viễ n
ho àng long
S
g
.

B
ô
i
h
.

y
ê
n

p
h
o
n
g
2
9
5
S
g
.
C

ầ
u
h. s óc s ơn
2
S
g
.
C
à

L
ồ
g
h
.

g
i
a

l
â
m
n
H
à

N
ộ
i

Q . cầu g iấy
s
ô
n
g

h
ồ
n
g
h
ồ

t
â
y
T
h
a
n
h

t
r
ì
S
H. ý Yê n
h. m ỹ đức
h. p hú yên
ệ

u
n
ô
g

N
h
chơ ng m ỹ
á
6
ô
n
g

Đ
y
h. từ liê m
h
.

m
ê

l
i
n
h
P
h
ú

c

y
ê
n
2
4
1
8
h
.

q
u
ố
c

o
a
i
S
S
g
.
C
o
n
h. thạch thất
h. phúc thọ
h

.

đ
a
n

p
h

ợ
n
g
h
.

h
o
à
i
đ
ứ
c
h
.

t
h

ờ
n

g

t
í
n
2 1
h
.

l

ơ
n
g

s
ơ
n
H
.

Y
ê
n

s
ơ
n
1
h

à

đ
ô
n
g
S
ô
n
g
Đ
à
h
.

t
h
a
n
h

o
a
i
4
2
9
h
o
à

b
ì
n
h
v
ĩ
n
h

y
ê
n
h. tam đảo
4
2
2
n
g
S
ơ
n

t
â
y
N
.

T

ả
n

V
i
ê
n
H
ồ

S
u
ố
i

H
a
i
h
ồ

đ
ồ
n
g
m
ô
ồ
h
.

v
ĩ
n
h

l
ạ
c
S
g
.

H
B
ấ
t

b
ạ
t
32
2
v
i
ệ
t

t
r

ì
S
g
.

L
ô
BG027 /1
BG0 40 /1
0.0 055
0. 002 8
BG0 43
BG0 44
0.0 043
0. 005 4
BG041
BG0 42
0.0 032
BG0 40
BG0 46
0.0 02 5
0.0 03 5
BG027
BG026
BG0 18
BG0 25
BG0 45
0.0 055
BG029
BG024

BG0 28
0. 004 6
BG023
BG0 22
BG030
BG019
0. 004 1
0.0 044
BG013
BG0 12
BG015
0.0 05 3
BG014
0.0 05
0.0 038
BG0 11
0. 005 2
BG017 /1
BG0 10
0.0 079
BG016 /1
0. 003
0.0 06
BG0 51
BG0 37
BG036
BG035
BG061
BG063
0. 001 3

0
BG0 38
0.0 072
0.0 021
0.0 061
BG0 34
0.0 04 1
BG0 60
BG049
0.0 064
BG039
BG050
0. 004 4
0.0 032
BG001
BG0 02
0. 002 1
0.0 01 5
BG0 03
0. 002 3
Hàm lợng asen từ 0.01 - 0.05mg/l
Hàm lợng asen < 0.01mg/l
Hàm lợng asen > 0.05mg/l
Hàm lợng asen từ 0.01 - 0.05mg/l
Hàm lợng asen < 0.01mg/l
Hàm lợng asen > 0.05mg/l
Ranh giới tỉnh, thành phố
Mẫu nớc mặt
chỉ dẫn
Mẫu nớc ngầm

Ranh giới quốc gia
Sông, suối
Giao thông chính
Ranh giới huyện
Hỡnh 2.5: Bn hin trng ụ nhim As trong cỏc cụng trỡnh cp nc tp trung

Amoni trong nc ngm thng him gp dng cation. Cú th cú 3 ngun
hỡnh thnh Amoni trong nc ngm ú l: (i) Nitrat/ amoni ngm xung t cỏc hot
ng trờn b mt t v tip ú l quỏ trỡnh kh Nitrat thnh Amoni, (ii) khoỏng húa
cỏc vt liu giu Nit trong cỏc lp than bựn v (iii) thm t sụng Hng. Andersson &
Norrman (1998) ó tớnh toỏn cõn bng Nit cho vựng H Ni v nhn thy rừ rng
19

nguyên nhân thứ ba có thể loại trừ. Hai nguyên nhân đầu có khả năng ngang nhau do
sự phân bố rộng khắp và chiều dày khá lớn của lớp than bùn cũng như một lượng lớn
Nitơ được hình thành trên mặt do các hoạt động của con người. Một vài điều tra khảo
sát đã được tiến hành bởi một số cơ quan nghiên cứu ở Việt Nam (e.g., Nguyễn Văn
Đản, 1995: Bùi Học & nnk, 1997; Nguyễn Văn Ngọc, 1997. Tuy nhiên, một vài thí
nghiệm chuyên biệt còn chưa được tiến hành như đo thế Ôxy hoá khử và phân tích
đồng vị của các thành phần khác nhau và xem chúng như là các chất đánh dấu. Một số
nghiên cứu về ô nhiễm amoni cũng đã được nghiên cứu bởi các nhà khoa học như
Nguyễn Kim Ngọc và nnk, Nguyễn Văn Đản và nnk, Lê Thị Thanh Tâm, Đặng Đình
Phúc và nnk, Đặng Đức Nhận và nnk, Trịnh Văn Giáp và nnk
Bảng 2.3. Các tác giả và công trình nghiên cứu về As ở Việt Nam
TT

Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu
Thời
gian
1

Hồ Vương
Bính và nnk
Nghiên cứu về địa hoá Asen và sức khoẻ cộng đồng 1997
2 Cục thuỷ lợi
Điều tra, nghiên cứu xác định hàm lượng Asen trong
nước dưới đất được tiến hành ở Hà Nội, Hà Tây, Phú
Thọ, Hải Phòng, Quảng Ninh, Thái Bình và Thanh
Hoá
1999-
2000
3 Đỗ Trọng Sự Điều tra mức As trong nước ngầm ở khu vực Hà Nội 1999
4
Đỗ Văn ái và
nnk
Một số đặc điểm phân bố Asen trong tự nhiên và vấn
đề ô nhiễm Asen trong môi trường Việt Nam"
2000
5
Đặng Văn Can
và nnk
Nhận định bước đầu về quy luật phân bố, di chuyển
và tích luỹ Asen ở vùng mỏ nhiệt dịch có hàm lượng
Asen cao
2000
6
Ngô Ngọc Cát
và nnk
Đánh giá nước nhiễm độc Asen ở phường Quỳnh Lôi,
quận Hai Bà Trưng, Hà Nội - Đề xuất các giải pháp
làm sạch nước.

2000
7 Cục thuỷ lợi
Điều tra, nghiên cứu xác định hàm lượng Asen trong
nước dưới đất tại Hà Nội
2000-
2001
8 M.Berg và nnk

Phân bố hàm lượng As trong nước ngầm tầng 2001
20

TT

Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu
Thời
gian
Holocene và Pleistocene ở Hà nội
9
Cục Quản lý
tài nguyên
nước
Điều tra hiện trạng ô nhiễm Asen trong nguồn nước
dưới đất khu vực Đồng bằng trung du Bắc Bộ,
2003
10

UNICEF Việt
Nam
Lấy và phân tích hàm lượng Asen trong nguồn nước
ngầm tại 18 tỉnh thành phố

2004-
2005
Được sự tài trợ kinh phí từ Cơ quan Hỗ trợ phát triển của Đan Mạch
(DANIDA) từ năm 2005, một đề tài phối hợp giữa các nhà khoa học Đan Mạch từ Đại
học Tổng hợp Công nghệ (DTU) và Việt Nam từ Đại học Mỏ-Địa chất, Đại học Khoa
học tự nhiên, đã được triển khai nghiên cứu cơ chế di chuyển As từ trầm tích vào nước
ngầm vùng châu thổ sông Hồng. Địa điểm nghiên cứu được lựa chọn là xã Trung
Châu, huyện Đan Phượng-Hà Tây sát bờ sông Hồng. Cũng từ những năm 2006 đến
nay, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Phạm Quý Nhân, TS Đặng Đức Nhận triển khai
cùng các đồng nghiệp từ Thụy Điển đã nghiên cứu quá trình di chuyển ô nhiễm Asen
và amoni trong tầng chứa nước Holocen và Pleistocen vùng nam Hà Nội bằng kỹ thuật
đồng vị và các kỹ thuật liên quan [Norrman J. et al., 2008].
2.2 Tổng quan về Asen
2.2.1 Đặc điểm địa hoá của Asen
2.2.1.1 Hành vi địa hoá của Asen
Trong bảng hệ thống tuần hoàn của Menđêlêep, Asen là một bán kim loại có số
thứ tự 33, thuộc phân nhóm 5A, trọng lượng nguyên tử 74,91. Khi ở nhiệt độ 25
o
C nó
có tỷ trọng 5,73 g/cm
3
. Đây là nguyên tố chuyển tiếp gần giống như Phốt pho nhưng
tính kim loại mạnh hơn tính á kim. Asen có 2 đồng vị là: As
75
(đồng vị bền) và As
78
(đồng vị phóng xạ) với chu kỳ bán huỷ rất ngắn (T
1/2
= 26,8 giờ). Thông thường, Asen
tồn tại ở 4 dạng biến thể: 2 biến thể kết tinh và 2 biến thể ẩn tinh, trong đó bền vững là

các biến thể kết tinh còn gọi là As kim loại hay As xám. Asen kim loại có đặc tính là
khi bị đốt nóng đến 615,5
o
C thì thăng hoa mà không trải qua thời kỳ nóng chảy. Tuy
nhiên nó lại nóng chảy ở nhiệt độ 817 - 868
o
C dưới áp suất rất cao là 35,8 atm. Trong
khí trời, As kim loại dễ bị ôxy hoá tạo thành Anhydrit Asen theo phương trình
As + O
2
= As
2
O
5
(As trắng) (2.1)
21

Asen trắng tồn tại dưới dạng một chất bột màu trắng, mịn và có mùi tỏi sặc sụa,
độc mạnh đối với sự sống. Khi tồn tại ở dạng hợp chất axit Asen (H
3
AsO
4
) thì chúng
có thể được dùng trong y tế với một liều lượng nhất định như một loại thuốc trị bệnh.
Còn khi tồn tại ở dạng Hydro Asenua As
2
H
3
(asin) thì nó lại thể hiện là một chất khí
không màu, không mùi, không vị nhưng rất độc cho sự sống. Asenit và Asenat Canxi

là chất bột màu trắng hay xám chứa 40-62% As
2
O
3
. Chúng gần như không tan trong
nước và cũng là một chất độc rất mạnh, được sử dụng làm thuốc diệt côn trùng
(insecticide). Asen chì được dùng làm thuốc bảo vệ cây ăn quả.
Trong tự nhiên, Asen tồn tại dưới dạng hợp chất mà rất ít khi gặp Asen đơn
chất. Hiện nay, người ta đã tìm thấy hơn 1.500 hợp chất có chứa Asen, trong đó có gần
400 hợp chất khá bền vững trong tự nhiên. Khi kết hợp với các nguyên tố khác, As có
thể mang hoá trị +5, +3,+2, 0 và -3. Trong nước dưới đất thường gặp Asen có hoá trị
+3 và hoá trị +5. Theo Environmental Protect of America (EPA) thì nhiều hợp chất
của Asen có khả năng kết tụ bền vững trong không khí, đất và nước.
Trong nước dưới đất, As chủ yếu tồn tại dưới dạng ion mang hoá trị +3 và +5
mà điển hình là các ion HAsO
4
-2
và HAsO
3
-2
. Hàm lượng của các ion đó phụ thuộc vào
loại hình quặng, điều kiện nhiệt động, điều kiện địa hoá cảnh quan (thế oxy hoá - khử,
độ pH). Nước ô nhiễm Asen được hiểu là nước có hàm lượng As cao hơn tiêu chuẩn
cho phép đối với mục đích sử dụng. Nói cách khác, do hàm lượng As cao nên chất
lượng của nước bị xấu đi, không đảm bảo yêu cầu sử dụng. Từ năm 2002 trở về trước,
tiêu chuẩn Việt Nam quy định, nước có hàm lượng As lớn hơn 0,05mg/l là nước ô
nhiễm (nhiễm bẩn), còn nước có hàm lượng As <0,05 mg/l là nước đảm bảo tiêu chuẩn
ăn uống và sinh hoạt. Song, từ giữa năm 2002 trở lại đây, Việt Nam đã hạ ngưỡng giới
hạn hàm lượng As trong nước ăn uống, sinh hoạt xuống 0,01mg/l, bằng tiêu chuẩn của
WHO và một số nước châu Âu.

2.2.1.2 As trong môi trường đất đá
Nguồn cung cấp As chính cho đất và nước là từ các khoáng vật. Asen có mặt
trong nhiều khoáng vật nhưng chủ yếu trong khoảng 200 khoáng vật chính có hàm
lượng Asen cao (bảng 1, 2, 3 - phụ lục 3). Những khoáng vật có sẵn, tồn tại, tích tụ
trong các lớp đá gốc hoặc được vận chuyển bởi xói mòn, gió hoặc nước. Khi đá gốc bị
phong hoá, As bị biển đổi thành các chất dễ tan (Asenous acid và As acid). Hàm lượng
As trong đất thường cao hơn trong đá. Đất chưa ô nhiễm As trung bình chứa từ 1-
22

40mg/kg. Hàm lượng As nhỏ nhất trong đất loại cát có nguồn gốc từ granite. Hàm
lượng lớn hơn được tìm thấy Asen trong đất và nước có hàm lượng cao tại những khu
vực mỏ than, than bùn, sét giàu vật chất hữu cơ, các tích tụ nguồn gốc đầm hồ và cả
trong nước thải, chất thải. Khi khai thác khoáng sản thì đất đá bị phá vỡ và các khoáng
vật nguyên sinh bị phơi lộ, quá trình phong hoá phát triển với mức độ cao hơn.
Asenopyrit được tách khỏi các khoáng vật đó và có điều kiện tiếp xúc mạnh với không
khí. Asenopyrit bị rửa lũa, dẫn đến một lượng lớn Asen được đưa vào trong môi
trường. Quá trình đó được biểu diễn theo phương trình:
4FeAsS + 13 O
2
+ 6 H
2
O 4 FeSO
4
+ 4 H
3
AsO
4
(2.2)
H
3

AsO
4
trong môi trường tự nhiên dễ dàng chuyển hoá thành H
2
AsO
4
-2
và
HAsO
3
-
di chuyển tốt trong nước, hấp phụ vào đất, bùn và thực vật. Bùn và sét thường
có hàm lượng Asen cao, cát và cuội sỏi thường có hàm lượng nhỏ hơn. Giá trị thường
gặp khoảng từ 3 - 10 mg/kg, tuỳ thuộc vào kích thước hạt và thành phần khoáng vật.
Chúng thường có giá trị cao khi trong các trầm tích đó có pyrit và oxyt sắt.
2.2.1.3 As trong môi trường nước
As trong nước ngầm
thường gặp ở dạng ion của các
chất Arsenite (H
3
AsO
3
) hoặc
Arsenate (H
3
AsO
4
) hoặc cả 2 dạng
trên. Loại ion nào trong nước
chiếm ưu thế là phụ thuộc vào

điều kiện pH và Eh (thế oxy hoá
khử) của môi trường. (hình 2.6)

Trong môi trường khử, As
chủ yếu tồn tại dạng ở dạng
Arsenite, As
3+
còn trong môi
trường oxi hóa, As chủ yếu gặp
dạng Arsenate, As
5+
.

Tỷ lệ của
As
3+
và As
5+
là khác nhau do điều
kiện ôxy hoá khử, hoạt động của
vi sinh vật và sự khuếch tán, đối
lưu của ôxy từ khí quyển (Smedley & Kinniburgh, 2002).

Hình 2.6: Sự tồn tại của As trong môi trường
phụ thuộc vào Eh và pH (theo Appolo và nnk,
2005)
23

Trong nước sông và nước bề mặt, hàm lượng của As thường thấp và thay đổi
theo các vùng khác nhau. sự thay đổi này là do sự hình thành và phong phú của các

kênh chứa nước, sự đóng góp của dòng chảy nước ngầm (base flow), và điều kiện địa
chất của vùng. Hàm lượng As cao thường được tìm thấy ở những vùng có các hoạt
động địa nhiệt, vùng có nước ngầm giàu As hoặc những nơi tồn tại rác thải của các mỏ
khoáng sản (do quá trình khai thác mỏ tạo nên), chất thải sinh hoạt và chất thải từ các
nhà máy, xí nghiệp (Smedley & Kinniburgh, 2002).
As có mặt trong nước ngầm là do sự tương tác qua lại (interaction) giữa đá mẹ,
vật liệu trầm tích với nước ngầm, và thường kèm theo những điều kiện môi trường
thuận lợi cho sự di chuyển của As. Cũng giống như nước mặt, hàm lượng cao của As
trong nước ngầm cũng có thể do các hoạt động nhân sinh gây nên như khai thác mỏ,
chất thải sinh hoạt và ô nhiễm công nghiệp. Song nguyên nhân phổ biến nhất vẫn là
các yếu tố tự nhiên, trong đó phải kể đến các điều kiện địa chất và những điều kiện ưu
tiên khác cho sự tồn tại As (Smedley & Kinniburgh, 2002) (Phụ lục 4: Một số trường
hợp nước ngầm bị ảnh hưởng của As tự nhiên đã được công bố). Sracek et al 2004 đã
phân chia hành vi của As trong nước ngầm ra làm ba đới ôxy hoá khử khác nhau, đó
là:
- Đới nông: đới ôxy hoá với sự có mặt của Oxy hoà tan, mà trong đó, các oxít
và hyđroxít sắt tồn tại ổn định và As được hấp phụ trên bề mặt của chúng. Hàm lượng
của As trong đới này thường thấp.
- Đới trung bình: đới khử vừa phải hầu như không có mặt Oxy hoà tan mà trong
đó, các oxít và hyđroxít sắt đã trải qua quá trình phân huỷ và As được giải phóng ra
khỏi bề mặt của chúng.
- Đới sâu: đới khử hoàn toàn, nơi mà sulphat SO
4
2-
bị khử thành H
2
S. Trong đới
này, As có thể đồng kết tủa với các khoáng vật sulphides thứ sinh ví dụ như pyrite.
Song nếu hàm lượng sulphate trong nước thấp sẽ không có sự tái lắng đọng của các
khoáng vật thứ sinh, và khi đó, hàm lượng As trong nước ngầm sẽ tăng lên.

2.2.2. Ứng dụng của As
Con người từ xa xưa đã biết sử dụng tính độc của As để làm thuốc diệt côn
trùng (insecticide). As xám được dùng làm thuốc bảo vệ cây ăn quả. Ví dụ xanh Pari
Cu là một chất không tan trong nước và được sử dụng làm thuốc diệt các loài gặm
nhấm như chuột [31]. Cứ 1g muối As có thể gây chết từ 100.000 đến 200.000 con sâu.
24

Ngoài ra As được sử dụng làm mỹ phẩm, tạo chất làm khô (desicant), trong luyện kim
nó dùng để làm bóng sản phẩm.
As còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như: làm thuốc nổ, dùng trong
y tế, chiến tranh hoá học, công nghiệp thuộc da và bảo quản gỗ.

Bảng 2.4. Một số nước sản xuất và bán nhiều sản phẩm As trên thế giới [32]
TT Tên nước sản xuất As Khối lượng (tấn/năm)
1 Thuỵ Điển 40.000
2 Mỹ 33.000
3 Mexico 15.000
4 Pháp 7.000
5 Bỉ 3.000
Nguồn nhân tạo của As bao gồm tất cả các hoạt động mà có thể giải phóng As
vào trong môi trường như quá trình khai thác mỏ, quá trình nung chảy kim loại, quá
trình đốt nhiên liệu hoá thạch, bảo quản gỗ, sản phẩm thuốc trừ sâu, rác thải (Wang
& Mulligan, 2006). Các nguồn hình thành và sự phân bố của As trong môi trường
được tổng hợp trong hình 2.7

Hình 2.7. Vòng tuần hoàn của As trong tự nhiên (Mandal and Suzuki, 2002)[32]
2.3 Ảnh hưởng của As đến sức khoẻ con người
2.3.1 Các con đường của As gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người
2.3.1.1 Sự tồn tại của Asen trong môi trường
Asen xâm nhập vào nước thông qua sự hoà tan các khoáng chất hoặc các loại

khoáng sản, từ các dòng nước thải công nghiệp và các sản phẩm tích tụ từ khí quyển.
25

Trong nước bề mặt giàu ôxy, Asen chủ yếu tồn tại ở dạng As
5+
, còn trong điều kiện
hàm lượng ôxy giảm như trong cặn bùn của các hồ sâu hay trong nước dưới đất thì chủ
yếu là As
3+
. Khi độ pH tăng thì cũng có thể làm tăng hàm lượng Asen hoà tan trong
nước.
Trong không khí, Asen có hàm lượng từ 0,4 đến 30 nannogram trong một mét
khối (ng/m
3
). Trong nước tự nhiên, mức Asen dao động từ 1 đến 2 microgram trong
một lít nước (µg/l). Tuy nhiên ở các vùng giàu khoáng sản hàm lượng Asencó thể cao
hơn, thậm chí có nơi tới 12 mg/l.
2.3.1.2 Sự tồn tại của Asen trong thực phẩm
Cá và thịt là nguồn Asen chủ yếu của khẩu phần ăn; mức dao động từ 0,4 tới
118 mg/kg đã được phát hiện trong cá biển bán ra cho người sử dụng. Hàm lượng
Asen trong gia cầm và trong thịt có thể tới 0,44 mg/kg. Liều ăn vào với thực phẩm
trung bình một ngày đối với người lớn khoảng từ 16,7 đến 129 g, đối với trẻ em từ
1,26 - 15,5 g [18, 26]. Trên cơ sở các số liệu về hàm lượng Asen của các loại thực
phẩm khác nhau có thể ước tính rằng khoảng 25% liều Asen ăn vào theo thực phẩm là
vô cơ còn lại 75% là hữu cơ. Người ta đã chứng minh rằng, Asen hữu cơ không có tính
độc vì thế khi ta ăn các thức ăn giàu Asen hữu cơ như tôm biển, cua biển hay các hải
sản khác… mà vẫn không bị bệnh [26, 31, 45].
2.3.2. Khái quát các biểu hiện tổn thương do ô nhiễm Asen
As đi vào cơ thể con người chủ yếu là do ăn uống, trong đó con đường phổ biến
nhất là thông qua sử dụng nước. Các nguồn nước nếu chứa nhiều As khi đi vào cơ thể

nó sẽ tích luỹ theo thời gian và khi đạ liều lượng đủ lớn, nó sẽ gây bệnh [18, 26]. Theo
các nhà dược học, khi liều lượng As đi vào cơ thể đạt tới 65mg/l thì con người sẽ bị
nhiễm độc cấp tính và tử vong [26, 32, 65]. Nếu liều lượng As nhỏ nhưng cứ được tích
luỹ theo thời gian, chúng sẽ đạt đến giới hạn nguy hiểm và phát bệnh với những triệu
trứng thường gặp như nôn mửa, đau đớn Asen dạng nguyên tố khi ăn vào cơ thể rất
khó hấp thụ và phần lớn được triệt tiêu ở nguyên dạng hoặc bị cơ thể thải ra. Các hợp
chất Asen hoà tan trong nước được hấp thụ nhanh chóng từ hệ thống tiêu hoá. Asen vô
cơ khi vào cơ thể có thể được tích luỹ ở da, xương và cơ bắp. Chu kỳ phân huỷ của nó
trong cơ thể người trong vòng 20 đến 40 ngày.