Phân tích chất lượng MT nước SỰ XUẤT HIỆN ĐỒNG THỜI CỦA ARSENIC VÀ FLUORIDE TRONG NƯỚC NGẦM Ở CÁC VÙNG BÁN KHÔ HẠN TẠI MỸ LATIN: NGUỒN GỐC, BIẾN ĐỘNG VÀ KHẮC PHỤC.

SỰ XUẤT HIỆN ĐỒNG THỜI CỦA ARSENIC VÀ FLUORIDE TRONG
NƯỚC NGẦM Ở CÁC VÙNG BÁN KHÔ HẠN TẠI MỸ LATIN: NGUỒN
GỐC, BIẾN ĐỘNG VÀ KHẮC PHỤC.
Tóm tắt
Hàng triệu người trên thế giới đang tiếp xúc với một lượng rất lớn arsenic (As) và
fluoride (F) thông qua nước uống. Mặc dù những tác động độc hại riêng biệt của As
và F đã được phân tích, nhưng vẫn còn rất ít những nghiên cứu có liên quan đến sự
có mặt đồng thời của chúng và các giải pháp xử lý trong nước. Một số nghiên cứu
được tiến hành trong vùng khô hạn và bán khô hạn của khu vực Mỹ Latin cho thấy
sự xuất hiện đồng thời của As và F trong nước uống có liên kết với các hạt bụi hình
thành từ hoạt động của núi lửa trong hoàng thổ hoặc phù sa, độ pH kiềm, và sự tiếp
nước hạn chế. Kết quả ô nhiễm As và F từ sự tương tác đá - nước và có thể được
tăng cường bằng các hoạt động địa nhiệt và khai khoáng, cũng như khai thác quá
mức tầng ngậm nước Các loại ô nhiễm đặc biệt này thể hiện rõ rệt ở các vùng khô
hạn và bán khô hạn, nơi nồng độ As cao thường cho thấy một mối quan hệ trực tiếp
với nồng độ F cao. F tăng thường có liên quan tới sự phân huỷ F và nó cũng liên
kết với nồng độ Cl, Br và V cao. Các phương pháp loại bỏ As và F, như kết tủa hoá
học bằng cách lọc và thẩm thấu ngược đang được sử dụng với nhiều mô hình và
sắp xếp ở khu vực Mỹ Latin. Mặc dù có nhiều công nghệ có sẵn tại đây, nhưng cần
phải khẩn trương phát triển các công nghệ và các phương pháp có khả năng giám
sát và loại bỏ đồng thời cả hai chất ô nhiễm này trong nước uống, với một trọng
tâm đặc biệt đồi với hoạt động nông thôn quy mô nhỏ.
1. Giới thiệu
Sự xuất hiện của As và F trong nước ngầm đã được thông báo rộng rãi ở Mỹ Latin,
đặc biệt ở các vùng khô hạn và bán khô hạn như Mexico, Argentina và Chile.
Không may, thường là trường hợp F không được coi là một vấn đề, lý do mà sự
hiện diện của nó thậm chí không được xác định ở nhiều nơi ở Mỹ Latin. Do tính


độc hại cao của As, các kỹ thuật loại bỏ nó đã được tập trung nghiên cứu rộng rãi
trong suốt hai thập kỹ qua [1]. Thú vị thay, sự xuất hiện đồng thời mang tính địa

chất của các chất ô nhiễm đã được thông báo bằng nhiều cuộc điều tra từ EI
Salvador, Peru, Bolivia, Nicaragua, Ecuador, Colombia, và Guatemala [2-4]. Có
một xác xuất cao cho thấy F có thể xuất hiện trong các khu vực khác của Mỹ Latin,
đặc biệt ở các nơi có điều kiện khô hạn và bán khô hạn, nơi mà As trong nước uống
được phát hiện và nơi mà tầng ngậm nước đã được mô tả đặc điểm bằng một hỗn
hợp trầm tích đá vôi và đá magma, đá thì như phiến sét và đá sa thạch, hoặc nước
ngầm kiềm có chứa dạng Na-HCO3-. Mặc dù nghiên cứu này chỉ tập trung ở khu
bực Mỹ Latin, nhưng vấn đề nồng độ F và As cao có ảnh hưởng rất lớn. Các khu
vực mà không quan trắc F có thể tìm thấy sự hiện diện với nồng độ cao, và những
phát triển mới trong khu vực khô hạn có thể lợi dụng sự có sẵn nước ngầm, kéo
nước từ những chỗ sâu hơn của tầng ngậm nước, nơi những chất ô nhiễm có thể có
nồng độ cao hơn [6, 7]. Trong phần cuối của bàn viết này, phân tích và thảo luận về
các cách xử lý nước có chứa chất ô nhiễm As và F áp dụng cho tất cả các khu vực
khô hạn với nguồn lực kinh tế hạn chế, và không bị giới hạn ở Mỹ Latin.
Tại nhiều khu vực Mỹ Latin, nồng độ As và F hoà tan cho thấy sự xuất hiện đồng
thời đáng chú ý [7-9], vì cậy nâng cao sức khoẻ có nguy cơ gây ra bởi HACRE
(viết tắt tiếng tây ban nha Hidroarsenicismo Crónico Regional Endémico - bệnh
mãn tính do dùng nước nhiễm As địa phương) [10] và/ hoặc nhiễm F, có trong răng
hoặc xương [11]. Hàng triệu người ở Mỹ Latin có thể hiện đang tiếp xúc với F và
As qua nước uống [9-14]. Chỉ tính riêng tại Mexico, xấp xĩ 6 triệu người đang tiếp
xúc với cả hai chất ô nhiễm [15-17].
Ít hiểu biết về những tác động độc hại xuất phát từ việc tiếp xúc đồng thời As và F
[6,17], nhưng nó cũng có thể dẫn tới HACRE và dịch F địa phương. Sự tiếp xúc As
hoặc F biểu hiện bằng cách giảm chỉ số IQ và chức năng trí tuệ ở trẻ em [18-20].
Những nghiên cứu gần đây đã khoả sát tác động của việc tiếp xúc cả hai chất ô


nhiễm này vào tế bào miễn dịch trong quần thể người có tiếp xúc mãn tính thông
qua nước uống. Sự hiện diện của cả F và As có thề thấy bằng cách so sánh biểu
hiện gen của người tiếp xúc với cả hai chất ô nhiễm với người tiếp xúc mỗi chất

riêng biệt. Sự tương tác giữa As và một số nguyên tố khác có thể là chìa khoá giải
thích đầy đủ về cơ chế phân tử có liên quan tới việc phát triển của các bệnh viêm
nhiễm và ác tính [21,22].
Giải pháp cho vấn đề nước uống có chứa As và F yêu cầu cần phải khai thác các
nguồn nước thay thế hoặc xử lý nước ô nhiễm. Một số quy trình thông thường loại
bỏ từng chất ô nhiễm, nhưng chỉ có một số có thể loại bỏ đồng thời cả hai chất ô
nhiễm [1,2,23]. Rất nhiều trong số những phương pháp này là kết hợp giữa các
công nghệ truyền thống và nâng cao, mà chủ yếu được dùng để xử lý nồng độ As
trong nguồn nước ngầm đô thị. Một lần nữa, loại bỏ F lại không được xem xét một
cách quan trọng như As, mặc dù nó có thể xuất hiện đồng thời cùng As trong hầu
hết các vùng bán khô hạn ở Mỹ Latin.
Bản thảo này trình bày một tổng quan ngắn gọn về việc có mặt đồng thời As và F
trong các nguồn nước uống bằng phương pháp của vài nghiên cứu quan trọng được
tiến hành ở các nước Mỹ Latin như Mexico, Argentina và Chile. Mặc dù các kết
quả đã được báo cáo riêng phần và độc lập ở những nơi khác nhau, mục đích của
các tác giả là vẽ ra một bức tranh lớn hơn về các yếu tố tác động đến sự xuất hiện
của As và F, nhấn mạnh vào những nét tương đồng và khác biệt giữa các khu vực
nghiên cứu. Cùng với sự xuất hiện đồng thời của chúng, nghiên cứu này cũng thảo
luận về nguồn gốc và biến động của những chất ô nhiễm này, đề xuất những cách
xử lý đang được sử dụng để loại bỏ As và F ở một số khu vực bị ảnh hưởng tại Mỹ
Latin.
2. Sự xuất hiện đồng thời của As và F trong nước ngầm
2.1. Mexico


Ở Mexico, khoảng 75% tổng dân số dựa vào nước ngầm để uống. Một số nơi đã
được chuẩn đoán với HACRE và nhiễm F trong nước, đặc biệt ở những vùng khô
hạn và bán kô hạn tại trung tâm và phía đông bắc Mexico [3,4,8,15,24,25]. Sự hiện
diện của As ở những vùng này đã được thông báo trong thập kỹ qua, trong khi sự
xác định F chỉ được thực hiện gần đây. Nhiều khu vực chứa As và F ở mức cao hơn

tiêu chuẩn trong nước uống ở Mexico tương ứng từ 0.25 - 1.5mg/L.
Địa chất chủ yếu trong vùng khô hạn và bán khô hạn được phân tích trong nghiên
cứu này được đặc trưng bởi các mỏm đá trầm tích Paleozoic và Mesozoic, đá núi
lửa thuộc kỷ Đệ Tam, đầm lầy và hồ lắng đọng. Dọc theo bờ biển của Sonora, các
mạch nước ngầm bao gồm đá trầm tích và đá có nguồn gốc từ biển. Lắng đọng do
gió từ kỷ Đệ Tứ hình thành các thung lũng đầy với các mảnh đá vụn và đất phù sa
[32-35]. Vật liệu nham thạch, cùng với các mảnh đá vụn và phù sa Đệ Tứ có nguồn
gốc từ nó, được tin là nguồn gốc của As và F trong nhiều tầng ngậm nước ở nhà
nước Chihuahua, Sonora, Durango và San Luis Potosí [36,37]. Các thành phần địa
chất nói trên, cùng với điều kiện khô cằn đã tạo ra nồng độ cao As và F, được tăng
cường bởi sự bay hơi, mưa ngắn hạn, sự dao động mực nước là kết quả của việc
khai thác nước quá mức [38].
Vùng khí hậu khô hạn hoặc bán khô hạn bao trùm từ phía bắc Mexico đến trung
tâm nhà nước San Luis Potosi, Jalisco, và Michoacán; nơi có lượng mưa hàng năm
thay đổi từ 200mm ở khu vực phía bắc và 900mm ở trung tâm [39].
Nghiên cứu này xác định ba môi trường địa chất thuỷ văn chính có chứa nồng độ
As và F cao: những khu vực có hoạt động địa nhiệt (trung tâm và bắc Mexico), tầng
ngậm nước phú sa (bắc Mexico), và những khu vực có hoạt động khai thác mỏ
(trung bắc Mexico).
2.1.1. Những khu vực có hoạt động địa nhiệt
Hầu hết nồng độ As và F cao xuất hiện ở nơi có sự phun trào nước đặc trưng bởi
các khu vực địa nhiệt và núi lửa trong những lưu vực khép kín. Sự phun trào nước


này cho thấy một sự tương quan khả thi giữa As và F do điều kiện chất lượng nước
có lợi cho sự di chuyển của hai nguyên tố [40].

Hình 1. Môi trường địa chất thuỷ văn ở Mexico
Los Azufres, Michoacán (hình 1, vị trí 13), cho thấy một sư ô nhiễm tự nhiên AS và
F của địa nhiệt (tương ứng 5.1-24 mg/L và 9-17mg/L). Thêm vào đó, nồng độ tại

Los Azufres tăng từ năm 1982, sau khi thành lập một nhà máy năng lượng sử dụng
nước bay hơi và đôi khi bơm nước thải vào tầng ngậm nước. Một nghiên cứu trong
vòng hai năm cho thấy nồng độ As tăng (từ 2 đến 32mg/L) và F (10-90mg/L) trong
nước ngầm ở Los Azufres [41]. Mặc dù nước này định dùng trong công nghiệp và
có những điều kiện khác nhau, nó cho thấy kết quả bốc hơi như thế với việc tăng
nồng độ As và F; có thể ngoại suy ra việc bốc hơi xày ra trong những khu vực khô
cằn.


Las Tres Vírgenes (hình 1, vị trí 1) cũng được tìm thấy với khí hậu khô hạn và bao
gồm các tầng ngậm nước nằm trên một tầng hầm chứa ngũ cốc [32,33]. Nồng độ
As ở Las Tres Vírgenes là tương đối ổn định (6.5-6.7mg/L) và nguyên căn chắc hẳn
được báo cáo như là sự hoà tan của các khoáng chính tiếp theo là sự phân tán As
[41]. Ở cả kho địa nhiệt Los Azufres và Las Tres Vírgenes, dữ liệu cho thấy nồng
độ As tương đối ổn định trong những điều kiện nhiệt độ khác nhau, dao động từ
230-250oC, các điề kiện ổn định và tối ưu được cung cấp cho sự biến động As [41].
Khu vực suối nước nóng Araró nằm ở bắc Michoacán (hình 1, khu vực 12). Khu
vực này có khí hậu ôn hoà tới bàn khô hạn, với lượng mưa trung bình năm là
906mm. Nơi này bao gồm tại đây bởi vì nồng độ cao As và F tìm thấy trong nước,
do một phần hoạt động địa nhiệt [33,34]. Nồng độ Arsenic thay đổi từ 0.01 đến
63mg/L, và nồng độ F từ 0.7 tới 4.2mg/L. Nồng độ cao nhất của As và F được tìm
thấy tại các địa điểm mà nhiệt độ nước gần với nhiệt độ sôi của nó (89-93oC). Thêm
vào đó, nồng độ As trong nước ở đây cho thấy mối quan hệ trực tiếp tới nồng độ F
và Cl-.
2.1.2. Các tầng ngậm nước phù sa Bắc Mexico
Reyes Gómez et al. [37] đã nghiên cứu sự xuất hiện và nguồn gốc giả định của As
và F trong các tầng ngậm nước của Tabalaopa–Aldama–Laguna de Hormigas
(GTALH), nhà nước Chihuahua (hình 1, vị trí 6-8). Những tảng đá được tiếp xúc
chủ yếu là Riolit gồm thạch anh, khoáng Octocla, sanidin, illite và thuỷ tinh núi lửa
(>10 và một lượng chứa fluoroapatite ít hơn (0.1-1.0%). Hàm lượng As trong các

dãy đá và trầm tích từ 2.3 đến 540mg/kg. Khoáng apatit Fluoro được phát hiện có
trong 8/14 mẫu phân tích (tỷ lệ 0.1% và 1%) với sự ước tính trung bình 41mg/kg F
(giả sử 0.1%). Nhiệt độ cao nhất của nước (32 oC) được tìm thấy gần thị trấn của
Aldama. Các giếng ô nhiễm F trùng khớp với các giếng ô nhiễm As. Mối quan hệ
giữa As-F và sự biến đổi dựa vào nhiệt độ nước tạo ra một xu hướng rõ ràng khẳng
định sự xuất hiện đồng thời của As và F [37].


Sự hiện diện của As và F trong tầng ngậm nước GTALH rất có thể do những nguồn
gốc địa cầu, như sự có mặt của ryolite và phiến sét. Các chất trước đó chưa As
trong khuôn của nó và các chất sau chứa apatite fluoro và các khoáng mang As
[43,44]. việc khai thác nước ngầm sâu góp phần vào sự giải phóng As và F mà nó
ảnh hưởng bởi tỷ lệ bay hơi cao [45]. Một vài nghiên cứu đã thông báo sự xuất hiện
đồng thồi As và F trong nước ngầm, trong số đó, các hệ số tương quan (tương ứng
với xác xuất chỉ số p) giữa As và F đã được báo cáo ở Sonora (r = 0.92, p < 0.05),
San Luis Potosí (r = 0.68, p < 0.001), Chihuahua (0.55 < r < 0.66, p < 0.001) và
nước địa nhiệt (r = 0.68, p < 0.001) [37,42,44,46]. Các tầng ngậm nước phù sa ở
Sonora (hình 1, vị trí 2-5) cho thấy nồng độ As nằm giữa 0.018 và 0.031 mg/L,
nồng độ F tầm 1.5 - 7mg/L [33,46]. Sự có mặt đồng thời của những chất ô nhiễm
được quan sát ở vùng tây bắc và nam Sonora (0.65 < r < 0.92, p < 0.05) [46].
Trong các khu vực khô cằn của Guadiana (Durango) và Comarca Lagunera
(Durango-Coahuila) (hình 1, tương ứng vị trí 9-10), nồng độ As và F trong tầng
ngậm nước phù sa biến đổi tương ứng từ 0.02-0.4mg/L đến 1.2-16mg/L [2426,30,31]. Trong cả hai trường hợp, nguồn gốc của As và F có liên quan đến quá
trình hình thành magma, và có thể là sự có mặt của một hệ thống nước ngầm thuỷ
nhiệt cổ xưa đã cung cấp nồng độ lớn các nguyên tố vi lượng như Li, B, As và F.
Khu vực giữa thành phố Torreón và Francisco l Madero đã bị ảnh hưởng bởi một
nguồn điểm As, trong khi phía tây bắc thung lũng Villa de Juárez cho thấy dấu hiệu
ô nhiễm As, F, nitrate và Sulfate, trong số những nơi khác [24,25,31].
2.1.3. Những khu vực khai thác mỏ ở phía bắc - trung Mexico
Sự hiện diện của các chất thải khai thác mỏ và khoáng sản có nguồn gốc từ địa chất

thuỷ văn có thể là một yếu tố góp phần tạo tạo As trong đất, trầm tích, thậm chí là
trong nước ngầm [47]. As thường nằm trong đất và ít biến động, tuy nhiên, trong
một số trường hợp, nó có thể phóng thích vào tầng ngậm nước. Việc xác định


những nồng độ bất thường trên bề mặt đất và trầm tích có thể giải thích sự có mặt
chất ô nhiễm trong nước ngầm [49,50].
Kỹ thuật phân tích thâm dò dữ liệu (Exploratory Data Analysis - EDA) áp dụng cho
dữ liệu địa hoá trầm tích (n= 2,046) ở bắc mexico. Khu vực này chủ yếu là các lưu
vực lớn đầy phù sa, xen kẽ với nhiều giếng. Một số giếng này có hàm lượng As và
F cao [47,51]. Mỏm núi lửa thuộc kỷ Đệ Tam (gồm khoáng rhyolite và ignimbrite)
được quan sát qua khu vực nghiên cứu, xe kẽ với đá vôi và đá phiến sét lộ thiên.
Khu vực này chứa đựng tiềm năng địa hoá quan trọng có tính kinh tế với khoáng
Ag, Pb và Zn [52]. Một mối tương quan mạnh mẽ giữa As và F được quan sát ở địa
phương, nơi báo cáo có số lượng As nhiều (bảng 1) (hệ số tương quan > 0.5, p <
0.001) cho thấy sự xuất hiện đồng thời của các nguyên tố. Arsenic trong trầm tích
tương quan với Al (r2 = 0.42, p < 0.0001), Fe (r2 = 0.44, p < 0.0001) và mức thấp
hơn là Cu (r2 = 0.30, p < 0.001). Mức độ nền và bất thường của hàm lượng As trong
trầm tích sử dụng giản đồ Tuckey kèm theo ở bảng 2. Các vị trí bất thường của As
được thể hiện ở hình 2. Sau khi chồng lên quan sát trực quan những bất thường As,
Fe, Cu đến các vị trí của các mỏ, một biểu đồ hiện ra với sự bất thường của cả ba
cụm nguyên tố xung quang và trực tiếp xuôi dòng theo các lắng đọng khoáng dạng
đại chất thuỷ văn lớn (ví dụ mỏ San Antonio, sản xuất Ag và Pb) [52,53].
Nồng độ cao As (lên đến 0.12mg/L) và F (lên đến 16mg/L) đã được thông báo ở
khu vực phía đông bắc lưu vực độc lập (hình 1, vị trí 11) [54]. Nồng độ As và F cao
có liên quan đến nồng độ Na+ và HCO3- cao [54,55] chủ yếu xuất phát từ việc hoà
tan các khoáng có trong đá rhyolite-igimbrite dẫn đến sự nút gãy tầng ngậm nước
và tầng ngậm nước cạn nhỏ phía trên nó. Sự hoà tan As có sẵn trong khoáng được
xem xét là quá trình thứ hai làm tăng As, trong khi tăng F có liên quan đến sự hoà
tan Fluorite, sự có mặt nồng độ Li +, Cl-, Cs và Br- cao và nhiệt độ nước ngầm cao

[54].


Bảng 1. Hệ số tương quan Pearson (p < 0.001, 2 phần dư) của As và F trong các
mẫu nước thu thập từ các thành phố khác nhau ở Chihuahua, Mexico (dữ liệu từ
Alarcón - Herrera)
Thành phố (thứ tự mẫu) Hệ số tương quan

%

trong

mẫu

>

0.025mg/L As
Julimes (n = 9)
0.
100
Coronado (n = 10)
0.
40
SF Conchos (n = 5)
0.97
40
Meoqui (n = 27)
0.
67
Jiménez (n = 32)

0.
50
Saucillo (n = 37)
0.
74
Rosales (n = 13)
0.
69.2
Delicias (n = 22)
0.
54.5
Allende (n = 18)
0.
33.3
López ( n = 10)
0.
30.0
Camargo (n = 34)
0.
44.1
La Cruz (n = 10)
0.10
70.0
Phần trăm các mẫu chứa nồng độ As cao hơn tiêu chuẩn của Mexico 0.025mg/L
cũng được ghi chú.


Hình 2. Những vị trí có sự thay đôi As ở Mexico
2.2. Đồng bằng Choco - Pampa
Đồng bằng Chaco-Pampean là lớn nhất và khu vực đông dân nhất ở Argentina. Khu

vực kéo dài từ biên giới phía bắc Paraguay đến cao nguyên Patagonia ở phía nam
và những ngọn đồi Pampean về phía đông (Hình 3). Nước ngầm có độ mặn cao là
nguồn nước duy nhất trong những khu vực rộng lớn, cản trở cho con người sử
dụng. Nhiều khu vực của lưu vực cho thấy tương quan đáng kể giữa nồng độ As và


F, gây tác hại cho sức khỏe vì khả năng lây nhiễm HACRE và/hoặc nhiễm fluor,
trong răng hoặc xương [9,10].

Hình 3. Môi trường địa chất - thuỷ văn ở Argentina và Chile
2.2.1. Địa chất và thuỷ văn
Hoàng thổ thông gió và hoàng thổ kiểu lắng đọng bao phủ vùng đồng bằng ChacoPampa, tạo thành một loạt các chuỗi trầm tích dày hiện đang hoạt động như một
tầng chứa nước ngầm. Trầm tích hoàng thổ là đá vôi trong tự nhiên và chứa các hợp
chất khoáng sản vụn núi lửa, với hàn lượng thủy tinh núi lửa khác nhau từ 20 đến
50 wt.% (đôi khi lên đến 63 wt.%). Trầm tích hoàng thổ bắt đầu trong thượng
Trung Tân và tiếp tục cho đến khi kỷ Pleistocen thấp hơn. Các hoàng thổ Pampa
được bao phủ với một dạng cacbonat thứ cấp phong phú trong hình thức của một


lớp Calcrete nhấp nhô (địa phương gọi là "Tosca"). Lớp Calcrete (vài cm tới vài
mét dày) có thể được coi là một nguồn tiềm năng hoặc bồn rửa florua, cũng là một
chỉ số về điều kiện bán khô hạn. Sự phát triển "Tosca" quan trọng nhất, giữa
Pliocen và hậu Pleistocen [56], được đánh dấu như một di tích địa hình nguyên
thuỷ của một sự kiện khí hậu nguyên thuỷ khô cằn hơn so với khí hậu hiện nay.
Chuỗi hoàng thổ giả trầm tích trữ nhiều lớp nước ngầm có thể khai thác bao gồm
một số xen kẽ bùn cát và các lớp hạt mịn [57]. Thấm thấp đến trung bình (tối đa là
0,5 m/ngày). Do việc chuyển thông qua của các trầm tích qua các dạng Miocen
nằm dưới, cơ sở của các loại trầm tích hoàng thổ trở nên rất khó xác định. Một địa
mạo phẳng và cung cấp nước ngầm, chiếm khoảng 10% tổng lượng mưa, đặc trưng
cho thủy động lực học dưới bề mặt.

Bảng 2. Ngưỡng và sồ liệu bất thường cho dữ liệu trầm tích (n = 2.046)
Al

As

Ca%

Cu

Fe%

Sr

Zn

Trung

(mg/L)
2.0

(mg/L)
5.8

(mg/L)
1.8

(mg/L)
13

(mg/L)

2.4

(mg/L)
112

69

bình
Khoản

1.2

3.3

5.7

14

12

155

34

-0.60

-8.0

-13

0.11

-180

3.5

-5.6

-17

-33

-1.7

-413

-47

g

tứ

phân vị
Phía
-0.23
thấp
hơn
bên
trong
Phía

thấp
hơn
bên

-2.


ngoài
Phía

3.

9.4

9.2

29

3.6

286

104

5.

14

18

49

5.4

519

154

271

188

314

256

204

181

199

92

7.0

125

33

88

41

bên
trong
cao
hơn
Phía
bên
ngoài
cao
hơn
Số
những
thay
đổi nhẹ
Số
11
những
thay
đổi lớn
2.2.2. Thuỷ hoá học của đồng bằng Chaco-Pampa
Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành trong vùng đồng bằng Chaco-Pampađể tìm ra
lý do cho sự xuất hiện rộng rãi As và F trong nước ngầm. Bảng 3 cho thấy một số
các nghiên cứu và kết quả đối với sự xuất hiện đồng thời As và F trong nước ngầm.
Ở miền nam tỉnh Buenos Aires (Hình 3, vị trí 1), nước ngầm có độ mặn thấp được
nhận thấy là tốt cho con người. Ngược lại, một độ mặn cao được cho là có lợi với
lưu vực gần dốc Đại Tây Dương. Nước ngầm thể hiện một xu hướng thuỷ hoá
tương tự, là hơi kiềm (pH ~ 7.4) và là loại Ca-HCO 3 tại các khu vực cung cấp trong

khi Na-HCO3 loại với độ pH kiềm (lên đến 9.0) tại các khu vực xả [58]. Xu hướng


này được hiểu như là một hệ quả của quá trình trao đổi cation cùng với sự hoà tan
cacbonat, mặc dù sự hoàn tan silicat có thể đáng kể, đặc biệt là ở pH cao [59]. Nói
chung, độ mặn và độ kiềm tăng có tương quan với nồng độ cao As, F hạn chế con
người tiêu thụ trên một diện tích rộng [60,61]. Trong tỉnh Santiago del Estero (Hình
3, vị trí 6), nước ngầm ít và nước ngầm trong phù sa Río Dulce nón là rất khác
nhau trong thành phần. Hóa học nước chủ yếu là loại Na-HCO 3, phổ biến trong gần
73% các nghiên cứu giếng nước [62]. Ở tỉnh Córdoba (Hình 3, địa điểm 2-4), nồng
độ F trong giếng cạn và sâu cho thấy một mối tương quan tích cực mạnh mẽ với As
(r = 0,72, p <0.001). Trong nước ngầm nông, mối tương quan âm (r = -0,91, p
<0.001) đã được quan sát giữa F và Ca 2+, có thể được giải thích bởi tính hòa tan
thấp của CaF [63,64].
Nước ngầm chứa NaHCO3- với pH trung bình là 7, có sự tương quan về
nồng độ của ion tích điện dương Ca 2+ và Mg2+ và tích điện âm là F và Na +. Ở
LosPereyras, tỉnh Tucumán (Hình 3, vị trí 6), Warren cùng các cộng sự. Nồng độ F
cao chỉ được tìm thấy ở vị trí trên 20m từ điểm sương. Nồng độ Arsen cũng khá cao
trong tầng nước ngầm. Có sự tương qua với báo cáo của Garcia và các cộng sự. Sự
phân bố trầm tích có nguồn gốc từ đất và các con sông phản ánh sự biến động của
hàm lượng As và F trong nước ngầm. Thêm vào đó , sự phân bố của As và F trong
các hạt đất cũng là yếu tố quan trọng trong sự chuyển đổi từ pha rắn sang pha lỏng.
Ở phía nam đồng bằng Chaco-Pampean , lượng As và F trong nước ngầm vượt quá
mức có liên quan đến độ mặn và độ kiềm. Chất gây ô nhiễm độc hại như As, F hoặc
1 số khác như B, U, Se, Sb, Mo tăng lên ở khu vực gần cửa sông, các khu vực xả
nước ngầm , trong hồ hay đầm phá. Sự phân bố As và F trong nước ngầm để kiểm
soát sự tương tác giữa địa chất, địa mạo và đặc điểm địa hình. Ngoài quá trình bay
hơi và trao đổi cation(Ca2+ và Mg2+so với Na+), sự hấp phụ của K trong khoáng
đất sét còn dọc theo dòng chảy ngầm và tính tan của As và F.

Độ mặn của nước thủy lợi cao với sự hiện diện của As và F , gây bất lợi cho
sản xuất nông nghiệp, dẫn đến sản lượng giảm sút. Vùng biển có nước muối với
nồng độ As(>0,2 mg/L) và F(>2mg/L) cũng gây hại cho động vật[68]. Các tầng
nước ngầm ở đồng bằng Chaco-Pampean bao gồm Ter-tiary Aeolian, nước trong
phun trào núi lửa có nguồn gốc chủ yếu từ As. The common features of Asenriched hotspots are of Na–HCO3–type groundwater, với pH>8, độ dẫn điện
cao, sự có mặt thường xuyên của các nguyên tố có nồng độ cao như B, F, Mo, V, U,
và Mo, đây là nguồn gốc chung của chúng trong núi lửa. Nồng độ As thấp được tìm
thấy trong lỗ hổng Ca-HCO3 – loại nước ngầm với pH trung tính.
2.3. Chile2.3.1. Nước khoáng nóng El Tatio, Chile
Ở Chile, sự xuất hiện đồng thời của As và F được phát hiện từ các khu vực
hoạt động địa nhiệt. Một ví dụ được biết đến nhất là hệ thống địa nhiệt Tatio nằm ở
vùng Antofagasta (Hình 3,vị trí 7), miền bắc Chile [69]. El Tatio nằm ở độ cao
khoảng 4.200 m trên mực nước biển, nơi có nhiều suối nước địa nhiệt, lỗ phun khí,
mạch nước phun, điểm sôi và hố bùn có thể được quan sát thấy. Hồ chứa thủy
nhiệt chủ yếu được giới hạn trong phạm vi thấm được của Puripicar Formation và
the Salado Member. Quá trình phóng điện mất khoảng 15km về phía tây của khu
vực này.[70]. Nước được đun nóng ở Laguna Colorado và sản xuất ra tầng chứa
nước mà nhiệt độ ở hồ chứa này là 265 0C và độ sâu 800m. Nước thoát ra chứa
NaCl và có nhiệt độ khoảng 860C.
Silica hòa tan cao trong hệ thống địa nhiệt El Tatio kết quả là sự thiêu kết
silic trong kênh xả. Dạng thù hình chính là silica vô định hình [69]. Nồng độ dung
dịch silica rất cao ,nó sẽ hình thành nên lớp phủ silic trên bề mặt oxihydroxide sắt ,
ức chế hấp thu As (V) và duy trì As trong pha hòa tan ở 1 vài dòng hạ lưu[72]. Sự
thoát As từ tần địa nhiệt El Tatio có ảnh hưởng mạnh đến chất lượng nước sông Rio


Loa- nước dùng để cung cấp cho thị trấn Antofagasta [73]. Nồng độ As hòa tan phát
hiện ở khoảng 1mg/L đến 2mg/L. Nồng độ này là kết quả của sự bay hơi với pH
kiềm và độ mặn cao, điều này không có lợi cho việc hấp thu As (V) [68]. Sự vận

chuyển của F trong hệ thống địa nhiệt El tatio đã được ít nhiều nghiên cứu. Nồng
độ F khoảng 0.8 đến 8.5 mg/L [70]. Tuy nhiên không có thông tin nào chính xác
về số phận của F trên sông RioLoa hoặc nhánh sông của nó; nhưng việc bay hơi
dẫn đến sự tăng tỷ lệ Na+/Ca2+ và kết tủa canxi cacbonat [74], nồng độ F cao hay
phân bố ở các dòng hạ lưu.
3. Quá trình loại bỏ asen và flo
Công nghệ cho việc loại bỏ As và F từ nước bao gồm quá trình chỉ sử dụng 1công
nghệ hoặc là kết hợp. Ở Mỹ Latin , Công nghệ loại bỏ sử dụng cho As và F là công
nghệ màng , keo tụ/lọc [2,75,76]. Công nghệ loại bỏ được thử nghiêm cho cả hai
chất gây ô nhiễm là hấp phụ và nhôm hoạt tính. Mặc dù đơn giản nhưng phương
pháp này chưa thực hiện trên châu Mỹ latin, ngay cả khi nó được kiểm tra kỹ lưỡng
và thành công trong phòng thí nghiệm , quy mô thí điểm ở Mexico, Canada và Hoa
Kỳ [77-80].
3.1. Công nghệ màng
Ở Mexico và Argentina, thẩm thấu ngược (RO) là quá trình được sử dụng để
loại bỏ thành công As và F trong nước uống. Thẩm thấu ngược là một công nghệ
màng sử dụng áp lực nước thông qua một màng bán thấm, do đó việc di chuyển
chất hòa tan từ dung dịch gốc dựa trên kích thước hạt điện hay xu hướng ưa nước
kỵ nước[81]. Lọc nước RO phải được xử lí để loại bỏ các hạt. Hệ thống RO có thể
thất thoát nước 35% và 65%, vì đây là nước muối được xử lí trước khi thải ra [81].
Công nghệ RO có hiệu quả loại bỏ hơn 92% đối với As(V) và As(III), 85%
cho F[80-83]. Ở bang Chihuahua(Mexico), với hơn 280 màng thực vật nhỏ được


thử nghiệm ở nông thôn để giảm bớt vấn đề ô nhiễm As và F trong nước uống. Tuy
nhiên vấn đề môi trường mới được tạo ra bởi vì không có hướng xử lí an toàn việc
loại bỏ nước lợ [84]. Tại Argentina, một số màng RO đã được thử nghiệm trong
các tỉnh Santa Fe, Cordoba, vàLaPampa [76,85].3.2. Quá trình lọc/keo tụ
Quá trình lọc/keo tụ là quá trình xử lí phổ biến dung để loại bỏ các chất rắn
hòa tan và lơ lửng trong nước [ 78,80,81 ] . Một thí nghiệm đã được thực hiện tại

Argentinadựa trên quá trình lọc/keo tụ để loại bỏ As(1.8 to 2.0 mg/L). Hệ thống
xử lí có liều lượng PAC 100 mg/L và pH từ 6.9–7.0. Hiệu quả xử lí của hệ thống
là làm cho nồng độ của As và F là 0.02 và 1.5 mg/L, tương ứng với chi phí hoạt
động là $3.36 USD cents/m3 nước sau xử lí. Hệ thống được thử nghiệm và chứng
thực trong 2 khu vực (thành phố Villaca˜ nas vàcộng đồng López , cả hai đều ở
Santa Fe Province) [85]. Quá trình này đã đượcthực hiện thành công trong các
nhà máy ở Argentina, với florua và tổng nồng độ asen trong nước thô lên đến 2
mg / L và 200 g / L. Quá trình này thực hiện với chi phí hiệu quả, tuy nhiên liều
lượng hoạt động tối ưu phụ thuộc nhiều vào chất lượng nguồn nước[86]. Tại
Mexico, các nghiên cứu khác cho rằng quá trình đạt hiệu quả khi nhôm sulphate
được sử dụng để keo tụ để loại bỏ As và F, miễn là nồng độ của chúng không vượt
quá 0.19 và 6 mg/L,tương ứng [87,88]. Một nghiên cứu khác trong phòng thí
nghiệm cho thấy việc kết hợp giữa phèn và PAF để loại bỏ As và F trong nước
uống. Dữ liệu cho thấy nồng độ F ( 0,134 và 5,9 mg / L) có thể giảm lên đến 99%
và 77% , tương ứng, với chi phí 38 USD cent / m3 nước sau xử lý [ 89 ] . Ở miền
bắc Chile, quá trình keo tụ đã được sử dụng từ năm 1970 để loại bỏ asen trong
nước uống [ 90 ] . Có thể làm giảm lượng asen từ 400 đến 10 G / L với tốc độ 500
L / s ,giả sử pH , oxy hóa và quá trình keo tụ được kiểm soát chặt chẽ . Chi phí là
US$ 2.3 ¢/L
4. Thảo luận


Sự xuất hiện của As và F trong nước ngầm của Trung tâm phía BắcMexico,
El Tatío,Chile, cũng như ở vùng đồng bằng Chaco-Pampean củaArgentina chủ yếu
là geogenic. Nguồn chính có lien quan đến hoàng thổ và đất phù sa [26,37,59,69],
đá phiến sét, và / hoặc địa nhiệt hoạt động [4,60,70]. Nguồn thứ 2 cũng được công
nhận bằng những vật liệu rắn hấp thụ As và F, như Fe, Mn, Al oxit,hydroxit, vật
liệu đất sét. Nước ngầm với nồng độ As và F cao xuất hiện trong khu vực khô hạn
và bán khô hạn, kết quả báo cáo từ ảnh hưởng của phong hóa hóa học và sự bay hơi
nhiều. Nồng độ các chất hòa tan trong nước và độ mặn cao, thay đổi pH đến giá trị

kiềm thuận lợi hơn cho việc hấp thụ As và F từ nguồn vật liệu thứ 2 [40,52,92]. Giá
trị pH cao thúc đẩy việc hòa tan silicat, đây là một trong những quá trình giải phóng
As trong tầng nước ngầm . Một kết quả nữa, As và F hấp thu Fe,Mn, Al oxit
/hydroxit và sét trong các trầm tích [36]. Điều kiện pH kiềm giảm khả năng hấp
phụ của các chất rắn, giải phóng anion tạo nguyên tố F, V, B, Mo and U [40] từ
hoàng thổ và đất phù sa trở lại nước.
Những vùng được mô tả trên có đặc tính như sau: khí hậu khô hạn và bán
khô hạn, tích trữ giới hạn, nước ngầm mặn, giá trị pH cao, núi lửa trong các trầm
tích(hoàng thổ hoặc phù sa) . Hàm lượng As trong núi lửa được Onishi và Sandell
đưa ra là 5.9 mg/kg [93], vật liệu nền của Ari-zona là 6–7 mg/kg [94], bề mặt
vật liệu màng ở phía Bắc Mexico là 6–35 mg/kg [47].
Một cơ chế khác cho thấy As và F hấp phụ từ oxit /hydroxit sắt hay mangan
và sự oxy hóa vật liệu như arsenopyrite (FeAsS) và fluorite (CaF2), có lien quan
đến khoáng thủy nhiệt. [40,92]. Trong vùng khô hạn và bán khô hạn, sự bốc hơi
đóng vai trò quan trọng việc giới hạn tích trữ nước , vì vậy nước giàu As và F thúc
đẩy sự tương tác nước trong đá lâu hơn. Những tương tác này có thể tiếp tục ở các
giai đoạn cao hơn dẫn đến sự xâm nhập mặn các trầm tích và làm giàu Na. Nếu đá
vôi hiện diện thì nó sẽ hòa tna, đưa nước từ trung tính đến kiềm và tạo muối


NaHCO3 trong nước ngầm. So sánh với khả năng hấp thụ của chất ô nhiễm
oxyanionic như V có thể gia tăng nồng độ hòa tan của As và F[40].
Tại Mexico, nguồn gốc chính của F là fluorite và F-apatite.Hỗn hợp của
khoáng chất trong bùn đất và sự vỡ vụn được biết là nguồn gốc của As và F trong
nước ngầm. Ở một nguồn khác thì As và F được phân bố trong tự nhiên với sự phân
bố ít hơn từ các nhân tố như dòng chảy khai thác, xử lí nước thải, phân bón , thuốc
trừ sâu. Trong nhiều vùng ở châu Mỹ latinh, As và F cũng được tìm thấy trong
nước khoáng nóng, hoạt động địa nhiệt giữ 1 tiềm năng lớn cho việc hòa tan
khoáng chất trong tiếp xúc với dung dịch nóng.
Kết tủa hóa học/lọc là quá trình phổ biến được sử dụng rộng rãi trong

Argentina và Chile trong việc loại bỏ As và F trong xử lí nước sinh hoạt và phân
phối đến cơ sở khác. Ở châu mỹ latinh , hấp phụ nhôm hoạt tính thử nghiệm thành
công trong thí nghiệm và các thí điểm nhưng ứng dụng trong cộng đồng thì chưa
được báo cáo. Thẩm thấu ngược cũng là một trong phương pháp xử lí ứng dụng
rộng rãi tại México và Argentina, ở cả quy mô nhỏ và quy mô lớn. Tuy nhiên chi
phí vận hành cao và các vấn đề môi trường chưa được quản lí triệt để như nước
mặn sản xuất.
Một vấn đề quan trọng mà chỉ được giải quyết gần đây đó là ảnh hưởng của As và
F trong hoạt động nông nghiệp[ơ95,96]. Sự xuất hiện của các chất ô nhiễm có thể
làm giảm năng suất nông nghiệp, sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm. Các
nghiên cứu cho thấy những ảnh hưởng này có thể gây ảnh hưởng cho xã hội thông
qua việc tiêu thụ trực tiếp As và F trong nước uống. Tuy nhiên ô nhiễm As và F
trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề mang tính thực tế vì nó không giải quyết được
nước cung cấp cho cây trồng và vật nuôi. Việc loại bỏ As và F đòi hỏi phải có nổ
lực to lớn trong việc xử lí và sáng tạo công nghệ.


5. Kết luận
Nguồn gốc của As và F trong nước ngầm ở Mỹ latin chủ yếu từ thiên nhiên,
với nguồn sơ cấp là từ núi lửa, ở mức độ thấp hơn là các khoáng thủy nhiệt. Nguồn
thứ hai là từ các oxit/hydroxit sắt, Mn, Al , đất sét và một số nguyên tố vi lượng
khác hấp thu nhiều. Tỷ lệ bốc hơi cao, đặc trưng của vùng khí hậu khô hạn và bán
khô hạn, tạo ra nước ngầm mặn( ví dụ như NaHCO3) và pH kiềm, giải phóng As và
F từ 2 nguồn nguyên liệu sơ cấp và thứ cấp, kết quả trong nước có giàu As và F.
Phương pháp chủ yếu để loại bỏ As và F được sử dụng ở Mỹ latin là kết tủa
hóa học/lọc và thẩm thấu ngược. Trong trường hợp khác, để giảm tác động tới con
người thì cần có các chương trình truyền thông mối nguy hại nhằm giảm những rủi
ro về sức khỏe. Hơn nữa, nghiên cứu này cần đưa ra để giải quyết các chất ô nhiễm,
ảnh hưởng đến sức khỏe, thực hiện các công nghệ xử lí với giá cả phải chăng, xử lí
thích hợp các chất thải phát sinh.

Các dữ liệu cho thấy sự xuất hiện đồng thời của As và F phổ biến trong tầng
nước ngầm ở châu Mỹ Latin, đặc biệt trong môi trường oxi hóa và kiềm. Khi một
trong những chất ô nhiễm hiện diện, nước ngầm cần được phân tích với các chất ô
nhiễm khác và các ảnh hưởng lên sức khỏe nên được đánh giá cùng lúc. Nghiên
cứu này có thể giải thích và khắc phục các vấn đề xảy ra trong khu vực khô cằn
ngoài các khu vực được báo cáo trên đây, đặc biệt nếu chúng có điều kiện địa chất
tương tự.