nghiên cứu sự phân bố không đồng nhất về hàm lượng asen trong nước ngầm trên một phạm vi hẹp minh họa tại xã vạn phúc, thanh trì, hà nội

́
̀
ĐẠI HỌC QUÔC GIA HA NỘI
̀
TRƯƠNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Nguyễn Ngọc Mai

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ KHÔNG ĐỒNG NHẤT VỀ HÀM
LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN MỘT PHẠM VI HẸP.
MINH HỌA TẠI XÃ VẠN PHÚC, THANH TRÌ, HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2011


́
̀
ĐẠI HỌC QUÔC GIA HA NỘI
̀
TRƯƠNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Nguyễn Ngọc Mai

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ KHÔNG ĐỒNG NHẤT VỀ HÀM
LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN MỘT PHẠM VI HẸP.

MINH HỌA TẠI XÃ VẠN PHÚC, THANH TRÌ, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 608502

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

̀
́
NGƯƠI HƯƠNG DẪN KHOA HỌC
TS. Phạm Thị Kim Trang

Hà Nội - 2011


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 1
1.1. Sự hình thành và một số tính chất địa hóa của nƣớc ngầm.................................. 2
1.1. 1. Sự hình thành nƣớc ngầm [1] .......................................................................2
1.1.2. Một số tính chất địa hóa của nƣớc ngầm [2] .................................................4
1.2. Ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm trên thế giới .......................................................9
1.3. Vấn đề ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở Việt Nam ..........................................15
1.4. Những giả thiết về sự xuất hiện của asen trong nƣớc ngầm ..............................18
1.4.1. Sự hình thành As trong các tầng ngậm nƣớc theo cơ chế khử hòa tan oxit
kim loại ..................................................................................................................21
1.4.2. Giả thiết về sự vận chuyển của As từ tầng trên xuống tầng dƣới và ảnh
hƣởng của các hoạt động khai thác nƣớc ngầm ....................................................26
1.4.3. Sự hình thành As trong các tầng ngậm nƣớc mang tính oxy hóa có pH cao
...............................................................................................................................28

1.4.4. Sự hình thành As trong các tầng ngậm nƣớc mang tính oxy hóa, giàu
khoáng pyrit chứa As.............................................................................................31
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................33
2.1. Địa điểm nghiên cứu ..........................................................................................33
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu.........................................................................................34
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................35
2.3.1. Phƣơng pháp khoan giếng và lấy mẫu trầm tích .........................................35
2.3.2. Phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc .........................................................................36
2.3.3. Các phƣơng pháp phân tích mẫu .................................................................37
2.4. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất .........................................................................40

69


Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................42
3.1. Đặc điểm trầm tích, hàm lƣợng asen và một số thành phần hóa học khác trong
nƣớc ngầm tại vùng nghiên cứu ................................................................................42
3.2. Phân tích một số nguyên nhân dẫn đến sự phân bố không đồng nhất về hàm
lƣợng As trong nƣớc ngầm ở khu vực nghiên cứu…………………………………48
3.2.1. Nguyên nhân liên quan đến tính khử thể hiện ở trầm tích ..........................48
3.2.2. Nguyên nhân liên quan đến tính khử thể hiện ở nƣớc ngầm.......................51
3.2.3. Bằng chứng về sự khác nhau ở tính khử trong trầm tích và nƣớc ngầm ở
các giếng có độ sâu khác nhau tại cùng một vị trí nghiên cứu ..............................59
KẾT LUẬN ...............................................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................65
Phụ lục 1. Kết quả nồng độ các thơng số hóa học trong các giếng khoan………...68
Phụ lục 2. Ảnh poster của kết quả luận văn………………………………………..71
Phụ lục 3. Một số ảnh lấy mẫu hiện trƣờng……………………………………..…72

70

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ô nhiễm asen trong nước ngầm ở các nước trên thế giới [23] ................. 10
Bảng 1.2: Tổng hợp những kết quả phân tích As do UNICEF hỗ trợ 2001–2004 [3].
................................................................................................................................... 16
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hệ tuần hồn của nước trong tự nhiên [1] .................................................. 2
Hình 1.2. Bản đồ ô nhiễm asen trên thế giới [20] ..................................................... 10
Hình 1.3. Bản đồ phẳng thể hiện sự phân bố As trong nước ngầm từ các giếng
khoan nông (< 150 m) ở Bangladesh [20] ................................................................12
Hình 1.4. Ơ nhiễm asen trong nước giếng khoan tại đồng bằng sông Hồng [10] .... 17
Hình 1.5. Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ và các quá trình xảy ra trong điều kiện
khử ...........................................................................................................................222
Hình 1.6. Sự cạnh tranh hấp phụ củ các anion trên bề mặt khống ........................244
Hình 1.7. Các dạng tồn tại của As vơ cơ trong nước ngầm ....................................255
Hình 1.8. Mặt cắt ngang vùng nghiên cứu với dòng chảy nước ngầm và nồng độ
As.. ..........................................................................................................................277
Hình 1.9. Sự gia tăng nồng độ As khi pH của trầm tích chứa 1g/kg Fe như HFO
tăng từ giá trị ban đầu là pH 7 dưới điều kiện hệ thống kín [20] ..............................29
Hình 2.1. Vị trí các giếng khoan tại xã Vạn Phúc, huyện Thanh Trì, Hà Nội ........333
Hình 2.2. Ảnh khoan giếng và lấy mẫu trầm tích ...................................................355
Hình 2.3. Thơng số kỹ thuật của giếng khoan của dự án, minh họa giếng AMS3 ... 36
Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ q trình ổn định các thơng số hiện trường khi bơm ...... 37
Hình 2.5. Ảnh thước đo mực nước và điện cực YSI ngoài hiện trường ................... 38
Hình 2.6. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA–6800 kết hợp thiết bị sinh khí
hydrua HVG ..............................................................................................................40
Hình 3.1. Sự phân bố As trong nước giếng khoan ở khu vực xã Vạn Phúc ...........422
Hình 3.2. Giản đồ Piper về các thơng số hóa học chính trong nước ngầm. ............444

71


Hình 3.3. Sự phân bố của EC, As, Fe, Mn, PO43–, SO42– theo khơng gian ............... 45
Hình 3.4. Sự khác nhau về màu sắc được quan sát thấy từ trầm tích ở 2 giếng có
nồng độ As khác nhau, cát trầm tích màu xám ứng (ảnh trên) với nồng độ As cao
trong nước ngầm (> 200 µg/L) cát trầm tích màu vàng (ảnh dưới) ứng với nồng độ
As thấp trong nước ngầm (< 10 µg/L). ...................................................................500
Hình 3.5. Sự biến đổi màu sắc của trầm tích lấy lên từ một số giếng khoan ở khu
vực nghiên cứu và vị trí các giếng tương ứng .........................................................500
Hình 3.6. Tương quan giữa As và Fe, Mn, SO42–, PO43– , NH4+, HCO3– , DOC và
CH4 trong nước ngầm ở khu vực nghiên cứu..........................................................544
Hình 3.7. Tương quan giữa As với Na, Mg, Ca và tương quan giữa Ca và HCO3–
trong nước
ngầm………………………………………………………………...58....58
Hình 3.8. Hàm lượng As, Fe, PO43–, CH4, NH4+, HCO3– trong nước sông và trong 3
giếng có cùng vị trí nhưng có độ sâu khác nhau .....................................................600
Hình 3.9. Sự khác nhau về trầm tích và nồng độ As của 3 giếng khoan ở cùng một
vị trí trên mặt cắt giao giữa hai vùng có As và vùng khơng có As .........................600
Hình 3.10. Sự biến đổi theo thời gian của các thông số: mực nước, EC, Fe, As ở 3
giếng AMS–25 m, AMS–32 m, AMS–47 m ..........................................................611

72


MỞ ĐẦU
Sự ô nhiễm As trong nước ngầm đã được biết đến từ lâu, với các ảnh hưởng
xấu đến sức khỏe con người khi sử dụng nguồn nước có ơ nhiễm As để ăn uống và
sinh hoạt. Tuy nhiên, những nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện As trong các tầng
ngậm nước vẫn đang được các nhà nghiên cứu bàn luận. Ngồi ra, sự phân bố As

khơng đồng đều trong các vùng bị ảnh hưởng cũng đang là một vấn đề khó hiểu. Sự
khác nhau lớn về hàm lượng As trong nước ngầm đã được tìm thấy ở Bangladet
trong khoảng cách 100 m. Các nghiên cứu gần đây ở một số vùng thuộc đồng bằng
sông Hồng cũng đã phát hiện sự khác nhau lớn thậm chí trong một khoảng cách
ngắn từ 10 – 20 m. Đã có một vài sự giải thích được đưa ra về sự phân bố As phức
tạp theo không gian, bao gồm các sự khác nhau về đá, khống, địa hóa, thủy học và
sự phong phú các vật chất hữu cơ ở lớp dưới đất. Tuy nhiên, còn nhiều vấn đề chưa
được rõ ràng, các bằng chứng vẫn cịn khá hạn chế chưa thể giải thích một cách
toàn diện và đầy đủ cho sự phân bố phức tạp của As trong các tầng ngậm nước được
tìm thấy.
Với những lý do nêu trên chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu sự phân
bố không đồng nhất về hàm lượng As trong nước ngầm trên một phạm vi hẹp.
Minh họa tại xã Vạn Phúc, Thanh Trì, Hà Nội” với các nội dung sau:
 Phân tích và so sánh đặc điểm hóa học trầm tích và hóa học nƣớc ngầm
giữa các giếng có hàm lƣợng As thấp và cao ở khu vực nghiên cứu
 Phân tích một số nguyên nhân dẫn đến sự giải phóng As từ trầm tích
vào tầng ngậm nƣớc
Luận văn đuợc thực hiện trong khn khổ đề tài hợp tác giữa trung tâm
CETASD, trường ĐH KHTN với trường Đại học Tổng hợp Columbia, Mỹ về
nghiên cứu xu hướng nhiễm asen ở các tầng nước sạch. Các kết quả của luận văn đã
được trình bày poster tại Hội nghị Quốc tế về Asen trong nước ngầm khu vực Nam
Á, tháng 11/2011 tổ chức tại Hà Nội.

1


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Sự hình thành và một số tính chất địa hóa của nƣớc ngầm
1.1. 1. Sự hình thành nƣớc ngầm [1]
Nước ngầm giữ một vai trò quan trọng cho sự phát triển loài người, cũng như

sự phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia. Trong thời đại hiện nay, do sự bùng
nổ về dân số, do các ngành kinh tế của các nước trên thế giới thi nhau phát triển
như vũ bão, chất lượng cuộc sống của con người ngày một nâng cao. Vì vậy, nhu
cầu về nước ngày một lớn, nguồn nước ngầm được khai thác và sử dụng ngày càng
nhiều cho mục đích sinh hoạt, trồng trọt và chăn ni.

Hình 1.1. Hệ tuần hoàn của nước trong tự nhiên [1]
Nước ngầm là chỉ loại nước chảy trong mạch kín ở dưới đất do các kiến tạo
địa chất tạo nên, có thể là các túi nước liên thông nhau hoặc là mạch nước chảy sát

2


với tầng đá mẹ. Có nhiều giả thuyết về sự hình thành nước ngầm từ xa xưa. Giả
thuyết đầu tiên cho là: Nước mưa thẩm thấu xuống các tầng đất đá tạo thành những
khu vực chứa nước trong lòng đất, giả thiết này được đưa ra vào thế kỷ I trước
cơng ngun. Sau đó giả thuyết ban đầu dường như bị lãng quên cho đến tận thế kỷ
thứ XVII giả thuyết này lại được nhắc tới như một giả thuyết hợp lý nhất hồi bấy
giờ. Mãi đến 1877 nhà địa chất học người Đức tên là O.Phôn – Gherơ bác bỏ luận
đề trên và đưa ra giả thuyết mới là do sự “ngưng tụ” nước trong đất. Ông khẳng
rằng sự hình thành nước ngầm trong đất cơ bản khơng chỉ là do thẩm thấu nước
mưa mà cịn do q trình khuếch tán khơng khí và hơi nước vào kẽ rỗng lớp vỏ trái
đất và hơi nước bị ngưng tụ khi hấp thu lạnh tạo thành những vùng chứa nước
ngầm trong lòng đất. Sự bàn cãi về giả thuyết này diễn ra rất sôi nổi, nhiều ý kiến
phản đối luận điểm trên và khơng cơng nhận vì nó chưa lý giải được trọn vẹn và
toàn diện các vấn đề, đương nhiên luận điểm ban đầu lại được bảo vệ, mặc dầu bản
thân nó chưa giải thích rõ nguồn gốc phát sinh nước ngầm. Mãi sau này, vào đầu
thế kỷ XX nhà bác học người Nga A.F.Rebegeb trên cơ sở nghiên cứu thí nghiệm
đã chứng minh và giải thích q trình hình thành nước ngầm khác với Phơn –
Gherơ ở chỗ tính xun sâu của khơng khí được ơng giải thích là do quá trình

chênh lệch độ đàn hồi hơi nước tồn tại trong các tầng đất tạo ra. Hơi nước chuyển
vị từ vùng có độ đàn hồi cao (ở nhiệt độ cao) xuống vùng có độ đàn hồi thấp (ở
nhiệt độ thấp). Ông nhấn mạnh chỉ do hiện tượng ngưng tụ hơi nước chưa đủ giải
thích mọi hiện tượng trong quá trình hình thành nước ngầm mà phải kết hợp chặt
chẽ với luận điểm ban đầu. Vì vậy, nước ngầm có nguồn gốc cung cấp một phần là
do nước mưa ngấm xuống đất, mặt khác do ngưng tụ hơi nước từ tầng sâu trong
lịng đất hồ quyện với nhau mà hình thành nước ngầm. Nói khác đi nguồn cung
cấp cho nước ngầm chủ yếu do nước mưa và hơi nước mà động thái của chúng
thơng qua sự tuần hồn nước trong tự nhiên: Nước trên mặt đất, mặt biển, sơng
ngịi, hồ ao, kênh mương bốc hơi nước lên bầu khí quyển. Ở đây chúng ngưng tụ
lại thành những lớp mây dày đặc và lại rơi xuống mặt đất dưới dạng mưa. Một bộ
phận nước mưa chảy ra sông biển, bộ phận khác bốc hơi lên bầu khí quyển, một bộ

3


phận thẩm thấu sâu vào đất đá dưới dạng dòng thấm và hơi nước xuyên sâu bổ
sung cho nước ngầm.
Như vậy, ngồi nước mưa ra nhân tố hình thành nước ngầm phải kể đến hơi
nước chuyển vị về phía có sự đàn hồi thấp có nghĩa là nơi có nhiệt độ thấp. Như
chúng ta đã biết, vào mùa hè dưới mặt đất lạnh hơn trên mặt đất và khơng khí đem
theo hơi nước bão hoà thấm sâu vào lớp vỏ trái đất. Tại đây hơi nước có trong
khơng khí dưới đất bị ngưng tụ thành nước rồi cung cấp vào tầng trữ nước. Bởi vậy,
ta có thể đi tới kết luận: Sự hình thành nước ngầm chủ yếu là do nước mưa ngấm
xuống đất và hơi nước trong khơng khí thấm vào trong đất và được ngưng tụ trong
lòng đất. Vùng hình thành nước ngầm có thể là vùng di chuyển chậm của nước
trong các kẽ rỗng của đất, trong các vết rạn nứt của nham thạch hoặc trong các hang,
động được tạo ra trong các tầng nham thạch rắn chắc, tạo thành dịng chảy ngầm
trong lịng đất, do khơng thể ngấm qua tầng đá mẹ nên trên nó nước sẽ tập trung
trên bề mặt, tùy từng kiến tạo địa chất mà nó hình thành nên các hình dạng khác

nhau, nước tập trung nhiều sẽ bắt đầu di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước
khác, dần dần hình thành mạch ngước ngầm lớn nhỏ, tuy nhiên việc hình thành
nước ngầm phụ thuộc vào lượng nước ngấm xuống và phụ thuộc vào lượng mưa và
khả năng trữ nước của đất.
1.1.2. Một số tính chất địa hóa của nƣớc ngầm [2]
Sự hình thành thành phần hóa học của nước dưới đất là kết quả của quá trình
dịch chuyển vật chất trong vỏ Trái Đất trong các điều kiện địa chất cụ thể. Các nhân
tố và quá trình gây ra sự dịch chuyển các nguyên tố hóa học trong vỏ Trái Đất được
chia thành hai nhóm khác nhau về căn bản, đó là các nhân tố bên trong và các nhân
tố bên ngoài. Các nhân tố bên trong hay các nhân tố hóa lí, có liên quan đến bản
chất hóa học của các nguyên tử, phân tử, ion của các nguyên tố. Đó là các tính chất:
hóa trị, bán kính ion, thế ion, năng lượng mang tinh thể…Các nhân tố bên trong này
quyết định tính phổ biến của nguyên tố trong vỏ Trái Đất và sự tồn tại các quy luật
chung trong sự hình thành thành phần của nước dưới đất. Các nhân tố bên ngoài
quyết định sự ảnh hưởng của mơi trường bên ngồi đến sự thành tạo thành phần hóa

4


học của nước dưới đất. Các nhân tố này bao gồm: các nhân tố địa lý tự nhiên, địa
chất, địa mạo, địa chất thủy văn, địa nhiệt, vi sinh vật.
Nước ngầm là một hệ thống hố lý phức tạp, ln biến đổi tuỳ thuộc vào
thành phần, mức độ hoạt động của các hợp chất tham gia và các điều kiện nhiệt
động học. Người ta phân chia thành phần trong nước ngầm theo nhóm các nguyên
tố đa lượng, vi lượng và các nguyên tố phóng xạ, các chất hữu cơ, các vi sinh vật,
các chất khí hồ tan cũng như các chất keo và hỗn hợp cơ học khác.
Trạng thái tồn tại hố học và tính chất cơ bản của nước được quyết định bởi
các ion chính: Cl–, SO42–, HCO3–, CO32–, Na+, Ca2+, Mg2+, cùng với đó là một số
các hợp chất khác của N, K, Si, Fe, Al và một số các chất khí hồ tan: O2, CO2,
H2S, H2, CH4, N2 và các khí hiếm.

Sự hình thành các thành phần hoá học của nước dưới đất là kết quả của quá
trình dịch chuyển vật chất trong vỏ Trái Đất trong mối cân bằng động giữa các hệ
thống đất – nước – khí và các sinh vật trong đất, là kết quả của sự phá hủy trạng
thái cân bằng của hệ thống này bởi các yếu tố bên ngồi, trong đó các vận động
kiến tạo và vận động địa phương của chúng có ý nghĩa quan trọng Một số loại mơi
trường thủy địa hóa để tạo thành thành phần hóa học của nước dưới đất là: mơi
trường oxy hóa, mơi trường khử và mơi trường biến chất.
Mơi trường oxy hóa đặc trưng cho các khí hịa tan chủ yếu có nguồn gốc
khí quyển: N2, O2, CO2, các khí trơ. Oxy tự do là chất oxy hóa quan trọng nhất.
Hàm lượng của chúng trong nước thiên nhiên biến đổi từ 0,1 đến 15 mg/L. Trong
mơi trường oxy hóa, trị số thế oxy hóa–khử biến đổi tùy thuộc hàm lượng của oxy
tự do, nó tỷ lệ thuận với hàm lượng oxy. Trong điều kiện tự nhiên thì quan hệ này
thường bị phá hủy do sự thay đổi của pH, sự có mặt của một số chất hữu cơ. Mặc
dù vậy, dưới hạn dưới và dưới hạn trên của đới oxy hóa cũng được phân biệt khá
rõ ràng. Dưới hạn dưới được đặc trưng bởi các thông số sau: Eh = + 250 mV khi
pH = 5,5–8,5 và hàm lượng trung bình của oxy tự do trong nước khoảng 3,5 mg/L.
Còn dưới hạn trên có thể xác định gần đúng như sau: Eh = + 1000 mV khi pH < 3
và hàm lượng oxy tự do lớn nhất khoảng 5 mg/L. Môi trường oxy hóa chủ yếu

5


chiếm phần trên cùng của vỏ Trái Đất, trong một khu vực có thể ăn sâu xuống
1000 m. Nước của mơi trường oxy hóa thường có độ khống hóa thấp thành phần
bicacbonat, sunfat, với pH thường 6–8.
Môi trường khử oxy có liên quan đến các khí có nguồn gốc sinh hóa: CH4,
CO2, cacbuahydro nặng, N2, H2S, H2. Đó là sản phẩm của các q trình sinh hóa
(bởi vi sinh vật). Ngược lại với mơi trường oxy hóa, trong mơi trường khử hàm
lượng của H2S trong nước dưới đất tỷ lệ nghịch với độ Eh. Cần chú ý rằng sự
chuyển tiếp từ mơi trường oxy hóa sang mơi trường khử thì xảy ra từ từ. Tùy theo

hàm lượng của H2S mà suy ra: môi trường khử yếu (hàm lượng H2S = 7–10 mg/L,
Eh ~ 0 mV), mơi trường khử trung bình và môi trường khử mạnh. Giữa các môi
trường này thường dùng tổng hàm lượng H2S + HS– bằng 50 mg/L làm ranh giới;
hàm lượng H2S này tương ứng với độ pH từ 5,5–8,5; Eh ~ 150 mV.
Các quá trình hình thành các thành phần hoá học trong nước xảy ra rất phức
tạp, tuỳ thuộc vào lịch sử phát triển địa chất của từng khu vực nhất định, các quá
trình này rất đa dạng có thể xảy ra đồng thời hoặc kế tiếp nhau. Có thể tóm tắt
những q trình chính có ý nghĩa quyết định sau:
Q trình rửa, lũa và hồ tan
Rửa lũa là q trình chuyển vào dung dịch một ngun tố hay thành phần
nào đó từ các khống vật mà không làm phá huỷ mạng tinh thể của chúng. Cịn
hồ tan là q trình chuyển vào dung dịch các nguyên tố hay thành phần của các
khoáng vật nhưng có sự phá huỷ hồn tồn mạng tinh thể của chúng. Đặc điểm
thạch học có ý nghĩa quyết định nhất tới quá trình rửa lũa. Quá trình này chuyển
vào dung dịch nước một số các muối dễ hoà tan như Na2SO4, MgSO4, CaSO4, và
các muối cacbonat canxi và magiê. Quá trình rửa lũa thường xảy ra đồng thời với
quá trình khác như quá trình hỗn hợp nước, lắng đọng muối, cô đặc khuyếch tán,
trao đổi các cation và vi sinh vật.
Quá trình hỗn hợp nước

6


Đây là một q trình hố lý phức tạp chúng có đặc điểm riêng tuỳ theo từng
trường hợp cụ thể. Hồ lẫn các loại nước có thành phần hố học khơng đồng nhất
và các loại nước có độ khống hố khác nhau. Sự hỗn hợp nước thường kèm theo
quá trình lắng đọng cacbonat canxi, magiê, sắt, thạch cao.
Quá trình lắng đọng muối
Sự lắng đọng muối xảy ra khi các điều kiện nhiệt động thay đổi. Quá trình
này làm cho nước có thành phần khác với thành phần ban đầu của nó, do có sự phá

huỷ cân bằng thuỷ địa hố giữa các thành phần của hệ thống. Xảy ra hiện tượng
thốt khí do biến đổi từ dạng hồ tan thành dạng tự do và lắng đọng trầm tích.
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑
hoặc Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + H2O + CO2↑
Q trình cơ đặc nước
Q trình cơ đặc nước làm tăng lượng các chất dễ hoà tan trong nước do sự
bốc hơi, sự phát tán hoặc đóng băng. Hiện tượng cô đặc nước trực tiếp xảy ra ở
những khu vực có khí hậu khơ với những tầng nước ngầm nơng hoặc có thể gây ra
bởi q trình hơ hấp của thực vật, do một số thực vật có bộ rễ ăn sâu đến mực
nước ngầm đã lấy một lượng lớn hơi ẩm có trong đất, lâu dài sẽ dẫn tới làm giảm
mực nước ngầm. Hiện tượng này làm tăng độ khống hố của nước ngầm, kết hợp
với các q trình tự nhiên khác sẽ tạo nên nước ngầm có thành phần đa dạng.
Quá trình khuyếch tán
Là hiện tượng dịch chuyển vật chất về mơi trường có nồng độ thấp hơn
dưới tác động của vận động nhiệt phân tử do chênh lệch gradient nồng độ. Quá
trình này làm đồng đều hàm lượng các chất hồ tan trong tồn bộ thể tích của hệ
thống.
Quá trình trao đổi cation
Quá trình này xảy ra có liên quan đến khả năng hấp phụ hố lý đối với các
hạt phân tán dạng mịn với đường kính nhỏ hơn 0.02mm. Nó phụ thuộc vào độ pH,
bản chất ion và nồng độ các ion trong dung dịch.

7


Các q trình vi sinh vật
Vi sinh vật có ý nghĩa vô cùng to lớn trong sự biến đổi thành phần hoá học
của nước dưới đất, đặc biệt đến những biến đổi về địa hoá, chi phối đến dạng tồn tại
của hầu hết các thành phần hoá học xung quanh và quyết định đến trạng thái của
môi trường của khu vực đó. Sinh vật có thể tạo ra các mơi trường có tính oxy hóa–

khử rất khác nhau như mơi trường khử mạnh, ơxi hố mạnh, khử yếu, ơxi hố yếu
hay vừa khử vừa ơxi hố. Ngược lại, mơi trường cũng tác động ngược đến sinh thái
của vi sinh vật, tốc độ sản sinh sinh khối và các phản ứng chuyển hoá. Vi khuẩn
phân bố rộng rãi trong vỏ Trái Đất và tồn tại ở những điều kiện khác nhau, trong
nước ngầm hoặc các tầng chứa nước có khi sâu đến hàng nghìn mét. Vi khuẩn tham
gia các quá trình chuyển hóa lưu huỳnh, sắt, khử sunphát, khử nitrat và
nitrit…Trong tầng đất có chiều sâu 0,5–1,5m xảy ra q trình hoạt động của các vi
sinh vật hiếu khí. Trong các tầng sâu hơn chủ yếu là sự hoạt động của các vi khuẩn
yếm khí. Ở những vùng trầm tích trẻ các vi sinh vật hoạt động rất mạnh. Ngay từ
những mét đầu tiên đã có sự phân huỷ vật chất hữu cơ của các sinh vật hiếu khí,
lượng vật chất hữu cơ này cũng là nguồn nguyên liệu cho các sinh vật sinh trưởng
và phát triển.
Các phản ứng sinh hóa nêu trên có thể làm thay đổi mức độ ơ xy hóa của
mơi trường trầm tích và nước ngầm. Trạng thái oxy hóa–khử của mơi trường nước
ngầm trong mơi trường địa hóa có thể chia ra theo 3 kiểu: mơi trường oxy hố,
mơi trường khử và mơi trường biến chất. Mơi trường ơxi hóa đặc trưng cho các
khí có nguồn gốc khí quyển: N2, O2, CO2 và các khí trơ. Chúng hòa tan vào nước
và đi vào nước ngầm khi gặp những điều kiện địa chất thuận lợi cùng với sự ngấm
của nước. Trong mơi trường ơxi hố hàm lượng trung bình của ơxi là 3.5mg/l, tồn
tại chủ yếu ở trên của vỏ Trái Đất, ở một số khu vực có thể xuống tới độ sâu 100m.
Ngược lại, trong mơi trường khử, nồng độ ôxi rất thấp nhiều khi không tồn tại.
Mơi truờng biến chất đặc trưng bởi sự có mặt của các khí có nguồn gốc biến chất
O2, H2S, HCl, HF, NH3, SO2…Các khí này được thốt ra từ các đá dưới tác dụng

8


của nhiệt độ cao, thường đặc trưng cho vùng có hoạt động núi lửa hay macma trẻ.
Trong những vùng này nước thường bão hịa khí CO2.
1.2. Ơ nhiễm asen trong nƣớc ngầm trên thế giới

Vấn đề ô nhiễm As trong nước ngầm khơng cịn là một vấn đề mới, nó đã
được phát hiện ở nhiều nơi trên thế giới như Achentina, Mêhicô, Chilê, Mỹ, Canada,
Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, Ấn Độ, Bangladet và Việt Nam, v.v…với nồng
độ lớn hơn 50 g/L [20]. Mặc dù As đã được phát hiện ở nhiều khu vực, nhưng nó
khơng phải là phổ biến trong tầng ngậm nước. Những tầng ngậm nước bị ảnh hưởng
bởi As là có giới hạn, ở mơi trường nào đó và thường xuất hiện ngoại lệ hơn là theo
quy luật. Một nét đặc trưng của các vùng nước ngầm có As cao là sự thay đổi lớn về
nồng độ As trong nước ngầm theo khơng gian. Điều này có nghĩa là rất khó hoặc
khơng thể dự đốn được chính xác nồng độ As phù hợp ở một giếng cụ thể từ kết
quả của những giếng bên cạnh [20].
Những vùng có vấn đề về As trong nước ngầm có quy mô lớn thường xuất
phát từ nguồn gốc tự nhiên và được tìm thấy ở hai loại mơi trường: thứ nhất là vùng
nội địa hoặc ở các thung lũng khép kín trong vùng có thời tiết khơ hạn hoặc bán khơ
hạn; và thứ hai là những tầng ngậm nước có điều kiện khử mạnh thường bắt nguồn
từ đất phù sa bồi tích. Cả hai mơi trường trên đều chứa các trầm tích trẻ và nằm ở
vùng thấp, bằng phẳng nơi mà dòng nước ngầm chảy chậm. Về mặt lịch sử, đây là
những tầng ngậm nước ít bị rửa trơi và As thường được giải phóng từ các trầm tích
chơn vùi và có thể được tích lũy vào trong nước ngầm. Nước ngầm giàu As cũng
được tìm thấy ở các vùng địa nhiệt và ở một số vùng riêng biệt ở những nơi có hoạt
động khai mỏ và nơi mà q trình oxy hóa khống sunfit đã xảy ra [20].

9


Hình 1.2. Bản đồ ơ nhiễm asen trên thế giới [20]
Mức độ ô nhiễm As trong nước ngầm ở một số quốc gia và số lượng dân
chịu ảnh hưởng do khai thác nước ngầm sử dụng cho mục đích ăn uống và sinh hoạt
được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 1.1. Ô nhiễm asen trong nước ngầm ở các nước trên thế giới [23]
Số ngƣời bị

As trong

Tiêu chuẩn cho

phơi nhiễm

nƣớc ngầm

phép (g/L)

Achentina

2.000.000

(g/L)
100–1000

50

Bangladet

50.000.000

<1–4700

50

Chilê

437.000

900–1040

50

Vùng nội Mông, Trung Quốc

600.000

1–2400

50

Tỉnh Xinjiang, Trung Quốc

100.000

1–8000

50

Hungary

220.000

10–176

10

1.000.000

<10–3900

50

Mêhicô

400.000

10–4100

50

Pêru

250.000

500

50

Đài Loan

200.000

10–1820

10

1000

1–5000

50

hàng triệu

1–3050

10

Địa điểm

Tây Bengan, Ấn Độ

Ronpibun, Thái Lan
Việt Nam

10


Về mặt dân số bị phơi nhiễm As bởi sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm làm
nước ăn uống và sinh hoạt, thì đồng bằng của Bangladet và tây Bengal là vùng bị
ảnh hưởng lớn nhất và nghiêm trọng nhất. Nồng độ As trong nước ngầm của những
khu vực bị ảnh hưởng có khoảng dao động lớn từ bé hơn 0,5 đến 3200 µg/L.
Khoảng 27% giếng nơng (độ sâu < 150 m) ở Bangladet chứa trên 50 mg As/L. Các
vùng nước ngầm bị ảnh hưởng As ở thung lũng Bengal có liên quan đến những trầm
tích có tổng As trong khoảng < 2–20 mg/kg, tức là khơng nằm ngồi giá trị trung
bình của thế giới. Các tầng ngậm nước bị ảnh hưởng thường là tầng Holocene (tầng

có độ sâu < 100–150 m) và gồm có cát mica, bùn, sét được tích tụ bởi hệ thống các
con sơng Ganges, Brahmaputra và Meghna. Những trầm tích này có nguồn gốc từ
dãy núi Himalaya và từ các vùng núi ở miền bắc và phía tây của Tây Bengal. Ở hầu
hết ở các khu vực bị ảnh hưởng thì các trầm tích ở tầng ngậm nước được phủ một
lớp sét hoặc bùn (độ dày khác nhau) nó làm hạn chế sự khuếch tán khơng khí vào
các tầng ngậm nước. Ở đây với sự có mặt của các vật chất hữu cơ rắn mới bị lắng
xuống với các trầm tích, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ này dẫn đến của điều kiện
khử mạnh trong các tầng ngậm nước giúp cho sự giải phóng As từ trầm tích vào
nước ngầm. Sự giải phóng As có thể xảy ra bởi sự kết hợp của sự thay đổi trạng thái
oxy hóa khử gây ra bởi sự chơn vùi nhanh của các trầm tích bùn và phù sa, bao gồm
sự khử As(V) pha rắn thành As(III), sự giải hấp phụ của As từ các oxit Fe, sự khử
hòa tan mang cũng như sự thay đổi trong cấu trúc và các đặc tính bề mặt của các
oxit Fe trong điều kiện khử của tầng ngậm nước. Các giếng sâu hơn từ 150–200 m
hầu như có nồng độ As thấp, thường nhỏ hơn 0,5 µg/L [20].
Các đặc điểm hóa học đặc trưng của nước ngầm có As cao ở thung lũng
Bengal là hàm lượng Fe cao (> 0,2 mg/L), Mn cao (> 0,5 mg/L), HCO3– cao (> 500
mg/L) và P > 0,5 mg/L, Cl– (< 60 mg/L), SO42– (< 1 mg/L), nồng độ NO3– và F– (<
1 mg/L), với pH gần bằng hoặc lớn hơn 7 [20]. Mối tương quan giữa các ngun tố
hịa tan với As thường khơng tốt và mối tương quan tốt chỉ tìm thấy ở một số khu
vực nhất định, thậm chí chỉ là ở quy mơ làng xã. Ví dụ, một số tác giả đã tìm ra
tương quan thuận giữa As và Fe ở một số làng, nhưng kết quả này không đúng với

11


toàn bộ Bangladet và tây Bengal. Mối quan hệ phổ biến trong nước ngầm đã được
tìm thấy đó là mối tương quan nghịch giữa nồng độ As và SO42–. Điều này cho thấy
rằng sự giải phóng As bị tác động chủ yếu bởi điều kiện môi trường khử mạnh,
cùng với quá trình khử SO42–. Một số vùng nước ngầm ở Bangladet diễn ra quá
trình khử mạnh tạo ra CH4.

Hình 1.3. Bản đồ phẳng thể hiện sự phân bố As trong nước ngầm từ các giếng
khoan (< 150 m) ở Bangladesh [20]
Mặc dù đây là khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất, nhưng sự phân bố As
trong tầng ngậm nước của khu vực là khơng đồng nhất (hình 1.3). Khu vực bị ảnh
hưởng tồi tệ nhất là ở đông nam của Bangladet nơi mà ở một số huyện có hơn 90%
giếng bị ảnh hưởng [20]. Nguyên nhân dẫn đến sự phân bố không đồng nhất ở đây
là chưa được hiểu rõ, chưa tìm thấy tài liệu nào nghiên cứu về vấn đề này.

12


Một nghiên cứu đã tìm thấy nồng độ As trong các mẫu nước ngầm từ tây
nam Đài Loan trong khoảng rộng từ 10 đến 1800 µg/L (trung bình 500 µg/L, n =
126) và nhận thấy rằng một nửa số mẫu được phân tích có nồng độ As từ 400–700
µg/L. Ở đơng bắc Đài Loan, đã tìm thấy nồng độ As trong một số nước ngầm lớn
hơn 600 µg/L với giá trị trung bình là 135 g/L (377 mẫu). Trong mỗi vùng, nước
ngầm có thể là có tính khử mạnh, giả thiết rằng As tồn tại chủ yếu là dạng As(III)
[20]. Tính khử mạnh có lẽ cũng xuất phát từ sự oxy hóa các hợp chất hữu cơ có
trong tầng ngậm nước. Nồng độ cao của axit hữu cơ (axit humic, axit fulvic) không
phải là đặc trưng phổ biến của các tầng ngậm nước, nhưng đã tìm thấy trong nước
ngầm ở đây như là một minh chứng [22]. Tuy nhiên, cả địa hóa của nước ngầm và
các nguồn khống ở Đài Loan hiện tại đều chưa được hiểu rõ ràng [20].
Kết quả về nồng độ As trong nước ngầm từ các hố nước và các giếng ở thung
lũng Huhhot của vùng Nội Mơng phía Bắc Trung Quốc, giá trị nằm trong khoảng <
1 µg/L – 1480 µg/L [22]. Tầng ngậm nước bao gồm trầm tích sơng và hồ thuộc kỷ
thứ 4 (tầng holocene lớn). Nồng độ As cao được tìm thấy ở cả các giếng và các hố
nước nông và sâu cũng như từ một số giếng đào (giếng có độ sâu từ 10 m đến 400
m). Ở cả tầng nông và sâu của tầng ngậm nước, nước ngầm biến đổi theo hướng từ
điều kiện oxy hóa ở rìa thung lũng đến điều kiện khử ở phần trung tâm thấp của

thung lũng. Nồng độ As cao được tìm thấy trong nước ngầm có tính khử từ vùng
thấp này và liên quan đến sự xuất hiện ở nồng độ tương đối cao của Fe hòa tan cũng
như Mn, NH4, C hữu cơ hòa tan (DOC), HCO3 và P. Nhiều nước ngầm tầng sâu có
nồng độ DOC rất cao (lớn hơn 30 mg/L) và thường là kết quả của nồng độ axit hữu
cơ cao. Nước ngầm ở điều kiện khử, As (III) vô cơ chiếm đa số với hơn 60% tổng
lượng As hòa tan. Xu hướng nồng độ As cao nhất được tìm thấy ở nước ngầm có
nồng độ SO42– thấp và cho thấy rằng sự giải phóng As xảy ra dưới điều kiện khử
mạnh, nơi mà sự khử SO42– đã xảy ra trong quá trình này. Nồng độ cao của Fe, Mn,
NH4+, HCO3– và PO43– là một nét đặc trưng phổ biến của các vùng có nước ngầm
nhiễm As cao ở điều kiện khử (ví dụ như ở Băngladet, Tây Bengan). Quan sát dãy
tổng nồng độ As trong trầm tích từ 3–29 mg/kg (n = 12) và tương quan rất tốt với

13


nồng độ của Fe tổng. Hơn 30% As là ở dạng oxalat và có liên quan lớn với Fe oxit.
Sự giải phóng As vào dung dịch dưới điều kiện khử được cho là bởi hấp thụ kếp
hợp với sự hòa tan chất khử của các khoáng Fe oxit. Sự liên quan của As hòa tan
với các thành phần như HCO3, DOC và PO43– có thể liên quan đến một các đặc tính
giống nhau ở các điều kiện khử phổ biến và trong dịng nước ngầm chậm, nhưng
chúng cũng có thể có liên quan trực tiếp bởi vì sự cạnh tranh của chúng với As về vị
trí hấp phụ trên Fe oxit. Sự kết hợp của dòng chảy chậm của nước ngầm và trầm
tích trẻ của tầng ngậm nước cũng có thể là nguyên nhân quan trọng của nồng độ As
hòa tan cao quan sát được, như ở các trầm tích trong các mẫu khống mới và hoạt
động và nó đã không bị thau rửa từ khi bị chôn vùi [22].
Nồng độ As lớn hơn 50 µg/L được phát hiện trong nước ngầm từ trầm tích
phù sa ở phía nam của dải đồng bằng Hungaria rộng lớn của Hungary và một phần
của nước láng giềng Romania. Nước ngầm ở phần sâu của thung lũng (độ sâu 80–
560 m) với nồng độ As cao, có tính khử với nồng độ cao Fe, NH4 và nhiều nghiên
cứu cho thấy nồng độ cao của axit humic (lên đến 20 µg/L). Nước ngầm có nồng độ

As cao nhất ở vùng thấp nhất của thung lũng, nơi mà trầm tích nhỏ mịn [20].
Một nghiên cứu ở Argentina cho thấy có hàm lượng cao của các nguyên tố
có hại như As, F, NO3–N, B, Mo, Se, U và độ mặn cao. Mức độ các vấn đề này là
khơng rõ ràng, nhưng tin chắc rằng nó xảy ra ở phần lớn các vùng của đồng bằng
Pampean ở Chaco, Argentina, có thể lớn hơn 106 km2. Nước ngầm từ La Pampa có
sự biến thiên lớn các thành phần hóa học và thay đổi theo không gian trong khoảng
một vài km. As hịa tan kéo dài đến mức hàng nghìn (< 4–5300 µg/L) và nồng độ F
nằm trong khoảng từ 0,03–29 mg/L, B là 0,5–14 mg/L, V là 0,02–5,4 mg/L, NO3–N
là < 0,2–140 mg/L, Mo là 2,7–990 µg/L và U là 6,2–250 µg/L. Trong nghiên cứu
nước ngầm, 95% vượt quá 10 ug As/L (giá trị hướng dẫn của WHO) và 73% vượt
quá 50 ug As/L (tiêu chuẩn của Argentina). Ngoài ra, 83% vượt quá giá trị hướng
dẫn của WHO về F (1,5 mg/L), 99% đối với B (0,5 mg/L), 47% đối với NO3–N
(11,3 mg/L), 39% đối với Mo (70 µg/L), 32% đối với Se (10 µg/L) và 100% đối với
U (2 µg/L). Tổng các chất rắn hịa tan là từ 730 đến 11400 mg/L, phần lớn các giá

14


trị cao xuất phát từ sự bay hơi nước dưới các điều kiện khô hạn của vùng. Nước
ngầm ở đây có điều kiện oxy hóa phổ biến với nồng độ oxy hịa tan cao. Giá trị pH
là từ trung tính đến kiềm (7,0–8,7). As tồn tại chủ yếu dưới dạng As (V). Có thể có
mối tương quan giữa As trong nước ngầm với pH, độ kiềm (HCO3), F và V. Sự
tương quan yếu cũng tìm thấy với B, Mo, U và Be. Sự giải hấp phụ các nguyên tố
này từ các oxit kim loại, đặc biệt là oxit Fe và Mn dưới các điều kiện pH cao được
xem là một con đường quan trọng để giải phóng chúng. Sự phong hóa các khống
silicat ngun thủy và các chất khống phụ như apatit trong hồng thổ và hình thành
từ nham thạch núi lửa có thể cũng góp phần tạo ra As hòa tan và các nguyên tố
lượng vết khác. Giá trị pH cao có thể là kết quả từ các phản ứng cacbonat và silicat,
cũng như các điều kiện khí hậu khô cằn. Các nhân tố này, cùng với các trầm tích
hồng thổ, trẻ và dịng nước ngầm chậm có khả năng làm cho sự tích lũy As và các

nguyên tố khác trong tầng ngậm nước với nồng độ cao mà không bị rửa trôi [21].
Ở Thái Lan, huyện Ron Phibun là một khu vực phát hiện nước ngầm bị ô
nhiễm As liên quan đến hoạt động khai thác mỏ thiếc. Nồng độ As lên đến 5000
µg/L được tìm thấy trong nước ngầm nơng từ trầm tích phù sa Đệ Tứ nơi mà được
nạo vét trong suốt quá trình hoạt động khai thác mỏ. Nước ngầm sâu hơn ở tầng
ngậm nước đá vơi già hơn tìm thấy As có nồng độ ít hơn, mặc dù một số giếng cũng
có nồng độ As cao và có thể đó cũng là kết quả của sự ô nhiễm từ các hoạt động
khai thác mỏ. Nguyên nhân của sự giải phóng As được cho là do sự oxy hóa khống
arsenopyrite, bị gia tăng bởi các hoạt động khai thác mỏ ở đây. Cũng với nguyên
nhân tương tự thì ở Ghana cũng phát hiện một số khu vực bị ô nhiễm As liên quan
đến các hoạt động khai thác vàng [20].
1.3. Vấn đề ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở Việt Nam
Vấn đề ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Việt nam những năm gần đây đã
được nhiều tổ chức và các nhà nghiên cứu trong nước, nước ngoài quan tâm. Theo
đánh giá của UNICEF, Việt Nam có khoảng 20,48% dân số tức là khoảng 17 triệu
dân sử dụng nước giếng khoan. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy nước ngầm được sử

15


dụng nhiều ở đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long cho các mục đích sinh hoạt
và sản xuất đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm asen tự nhiên.
Cũng theo kết quả nghiên cứu của tổ chức này cho thấy ở hai tỉnh Hà Nam
và Hà Tây (cũ) có mức độ ơ nhiễm asen cao nhất có thể so sánh với mức độ ơ
nhiễm ở Bănglađet. Ở Hà Nam có tới 50,2% trong tổng số 7024 mẫu nước giếng
khoan được khảo sát có nồng độ asen lớn hơn 50 μg/L. Ngồi ra cịn một số tỉnh
cũng bị ơ nhiễm đáng kể như Hưng Yên, Nam Định, Hải Dương. Kết quả tổng hợp
của UNICEF từ 2001–2004 ở một số tỉnh thuộc khu vực đồng bằng sông Hồng
được thể hiện trong bảng dưới đây.
Bảng 1.2: Tổng hợp những kết quả phân tích As do UNICEF hỗ trợ 2001–2004 [3].

Địa điểm

Tổng số giếng
khoan

Số mẫu có
nồng độ As >

nồng độ As >

50 μg/L

Tổng số mẫu

% mẫu có
50 μg/L

Hà Nam

49000

7042

3534

50,2

Hà Tây

180891

1368

338

24,7

Hưng Yên

147933

3384

310

9,2

Nam Định

42933

605

104

7,2

Hải Dương

57938

480

3

0,6

Một nghiên cứu trên diện rộng ở đồng bằng sông Hồng do Trung tâm Nghiên
cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội kết hợp với các chuyên gia thuộc
Viện Khoa học và Công nghệ Nước (Eawag), Liên bang Thuỵ Sĩ đã tiến hành (từ
năm 2005 đến 2007) khảo sát ngẫu nhiên trên toàn khu vực đồng bằng sông Hồng,
với tổng số 461 mẫu nước giếng khoan với mật độ khoảng 6 km2/mẫu, trong phạm
vi 15 tỉnh, đó là Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hồ Bình, Hà Tây, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc
Giang, Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phòng, Hưng Yên, Hà Nam, Nam Định, Thái
Bình, Ninh Bình.

16


Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng asen có sự thay đổi trong một khoảng
rất rộng, từ mức nhỏ hơn < 0,1 µg/l cho tới hơn 810 µg/l. Trong đó, 73% số mẫu có
hàm lượng nhỏ hơn 10µg/l, đạt tiêu chuẩn nước uống về asen của Bộ Y tế Việt Nam,
16% số mẫu có lượng asen nằm trong khoảng 10–50 µg/l, 8% số mẫu có lượng asen
nằm trong khoảng 50–200 µg/l, và 3% số mẫu có lượng asen rất cao, lớn hơn 200
µg/l [10].

Hình 1.4. Ơ nhiễm asen trong nước giếng khoan tại đồng bằng sông Hồng [10]
Tuy nhiên sự ơ nhiễm đó lại tập trung chủ yếu tại vùng bờ trái sông Hồng,

xuyên qua một số tỉnh đông dân như Hà Tây, Hà Nam, Hà Nội, Nam Định, Hưng
Yên và Thái Bình (hình 1.4). Nhiều giếng khoan ở vùng này có hàm lượng asen cao
khoảng 200–300 µg/l (gấp 20–30 lần tiêu chuẩn nước uống). Phía lưu vực sơng
Đuống cũng xuất hiện giải ô nhiễm với mức độ nhẹ hơn. Đó là địa phận tỉnh Bắc
Ninh và Hải Dương. Các khu vực ven vùng núi trung du, ven biển có chiều hướng ít
bị nhiễm asen trong nước giếng khoan. Phần trăm số mẫu có hàm lượng asen vượt
tiêu chuẩn của nước ngầm là 45% tại Hà Nam, 28% tại Hà Tây, 17% tại Hưng Yên,
10% tại Nam Định và Bắc Ninh. Các tỉnh cịn lại có tỉ lệ này nhỏ hơn 10%. Tuy
nhiên, các tỷ lệ ô nhiễm ở từng khu vực sẽ thay đổi nhiều khi cỡ mẫu khảo sát tăng

17


lên. Nhiều mẫu nước tại các khu vực liền kề nhau có hàm lượng thạch tín rất cao (>
200 µg/L). Ví dụ, tại các huyện Đan Phượng, Hồi Đức, Thanh Oai, Thường Tín,
Phú Xuyên (Hà Tây), Duy Tiên, Lý Nhân (Hà Nam). Có những xã tỉ lệ giếng ơ
nhiễm thạch tín cao gần 100%.
Sự khác nhau lớn về nồng độ As trong nước ngầm theo không gian ở đồng
bằng sông Hồng cũng được quan sát thấy (hình 1.4), thậm chí ở khoảng cách rất
gần khoảng 20 m [10]. Tuy nhiên, nguyên nhân của vấn đề này là chưa được hiểu
một cách rõ ràng.
1.4. Những giả thiết về sự xuất hiện của asen trong nƣớc ngầm
Như đã trình bày ở trên, có thể thấy nước ngầm nhiễm As cao (cao hơn tiêu
chuẩn cho phép trong nước uống) không phải là hiếm thấy, nhưng chúng khơng có
nghĩa là phổ biến trong hầu hết các tầng ngậm nước và nó chỉ tồn tại dưới những
điều kiện đặc biệt. Điều này liên quan đến cả mơi trường địa hóa và địa chất thủy
văn trước đó và cả hiện nay. Nghịch lý là nước ngầm có As cao thì khơng phải ln
liên quan đến các vùng đá gốc có As cao. Vấn đề As trong nước ngầm xảy ra dưới
cả điều kiện oxy hóa và điều kiện khử; cũng như ở cả điều kiện khí hậu ẩm ướt và
khơ hạn. Điều đó cho chúng ta thấy rằng As khơng có sẵn trong các tầng ngậm nước

mà nó bị giải phóng ra từ các trầm tích trong các khu vực có điều kiện thích hợp.
Ở Việt Nam, nước ngầm thường được khai thác ở cả tầng Holocene và
Pleistocene. Hai tầng này được cách biệt nhau bởi một lớp sét dày hàng mét. Ở khu
vực đồng bằng sơng Hồng, trầm tích Holocene hình thành nên các tầng nước nông,
với độ sâu khoảng 30 – 60 m [8, 29]. Nước ngầm thường có đặc tính khử, với nồng
độ Fe và amoni (NH4+) rất cao [8, 10]. Nhiều tác giả nghiên cứu cho rằng ô nhiễm
asen trong nước ngầm tại đây có thể do sự khử hồ tan của các oxit sắt chứa asen,
tồn tại tự nhiên trong tầng chứa nước [9, 10, 18, 27]. Số liệu phân tích trầm tích và
các thơng số hố học trong nước ngầm đã chứng tỏ mối tương quan giữa nồng độ
asen với các điều kiện thiếu oxy trong tầng chứa nước và dẫn đến sự hồ tan khử
của các khống chứa asen vào nước ngầm.

18


Nghiên cứu của tác giả Charles F. Harvey và các cộng sự (2002) về tình hình
ơ nhiễm asen tại tỉnh Munshiganj (cách sơng Dhaka 30 km về phía nam và sơng
Ganges 7 km về phía bắc, Bangladet) cũng cho thấy cơ chế giải phóng asen từ trầm
tích vào nước ngầm liên quan tới điều kiện môi trường khử. Tác giả đã chứng minh
q trình giải phóng asen có ngun nhân từ dòng cacbon trẻ đi vào tầng chứa nước
sâu do sự bơm nước tưới tiêu ồ ạt vào mùa khô ở Bangladet. Sự khử hợp chất hữu
cơ thúc đẩy sự linh động của asen từ trầm tích vào nước ngầm [7].
Các tác giả C. A. J. Appelo và D. Postma cho rằng có hai cơ chế chính chi
phối q trình giải phóng asen từ trầm tích vào nước ngầm là cơ chế oxy hoá và khử.
Bản chất của cơ chế oxy hố là q trình oxy hố các quặng pyrit có chứa asen như
asenopyrit (FeAsS), loellingit (FeAs2) bởi các tác nhân oxy hố có trong đất (như
NO3–) và sản phẩm của q trình là sự giải phóng asen vào nước ngầm cùng với
sulphat. Theo cơ chế khử, trầm tích chứa các ôxit sắt mà trên bề mặt của chúng đã
hấp phụ asen sẽ được lắng đọng cùng với các hợp chất hữu cơ tự nhiên, các vi sinh
vật trong đất tiêu thụ chất hữu cơ và lấy oxy khiến môi trường trở nên có tính khử

theo thời gian, chính mơi trường này chuyển các pha sắt trong trầm tích về dạng
Fe2+ đồng thời giải hấp asen ra khỏi trầm tích và tan vào nước ngầm [8].
Trong các nghiên cứu nhằm tìm hiểu cơ chế giải phóng As được tìm thấy ở
các vùng có khí hậu khơ cằn ở Argentina. Các tác giả nghiên cứu cho rằng dưới các
điều kiện khô cằn, các phản ứng phân hủy của silicat và cabonat rất dễ xảy ra và
nước ngầm thường có pH cao (6,3 – 9,2). Chính điều kiện pH cao này là nguyên
nhân chính dẫn đến sự giải hấp As từ các oxit kim loại có mặt trong trầm tích (đặc
biệt là oxit, hidroxit của Fe, Mn) vào môi trường nước ngầm, mặc dù sự hòa tan
trực tiếp của núi lửa cũng có thể là một nguồn gốc gây ra sự ơ nhiễm As trong nước
ngầm ở đây [21].
Trong một nghiên cứu ở đồng bằng sông Mekong, tác giả Polizzotto lại cho
rằng As được giải phóng trong các tầng đất bề mặt bởi các q trình oxy hóa khử và
sau đó có thể vận chuyển đi xuống tầng ngậm nước có cát [15].

19