(Luận văn thạc sĩ) đánh giá hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm huyện tiên du, tỉnh bắc ninh

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN HẢO

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM
ASEN TRONG NƯỚC NGẦM HUYỆN
TIÊN DU, TỈNH BẮC NINH
Chuyên ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

60 44 03 01

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Đoàn Văn Điếm

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là cơng trình nghiên cứu thực sự của tơi,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đoàn Văn Điếm.
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này
trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hảo

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đoàn Văn Điếm, người
đã trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành luận văn. Với những lời chỉ dẫn, những tài
liệu, sự tận tình hướng dẫn và những lời động viên của Thầy đã giúp tơi vượt qua
nhiều khó khăn trong q trình thực hiện luận văn này.
Tơi cũng xin cảm ơn q thầy cơ giảng dạy chương trình cao học “Khoa
học Môi trường” đã truyền dạy những kiến thức quý báu, những kiến thức này rất
hữu ích và giúp tôi nhiều khi thực hiện nghiên cứu. Đặc biệt, tơi xin cám ơn về
những góp ý có ý nghĩa rất lớn khi tôi thực hiện đề cương nghiên cứu.
Xin cảm ơn các lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh,
phịng Tài ngun, nước, khống sản thuộc Sở Tài ngun và Mơi trường tỉnh
Bắc Ninh, phịng Tài nguyên và Môi trường huyện Tiên Du đã tạo điều kiện
thuận lợi trong suốt q trình tơi tham gia thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hảo

ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan........................................................................................................................................ i
Lời cảm ơn........................................................................................................................................... ii
Mục lục............................................................................................................................................... iii
Danh mục viết tắt............................................................................................................................... v
Danh mục bảng.................................................................................................................................. vi
Danh mục hình................................................................................................................................. vii
Trích yếu luận văn thạc sĩ............................................................................................................. viii
Thesis abstract.................................................................................................................................... ix
Phần 1. Mở đầu................................................................................................................................. 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................................... 1

1.2.

Giả thiết khoa học.............................................................................................................. 1

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................................... 1

1.4.

Phạm vi nghiên cứu........................................................................................................... 2

1.5.

Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học thực tiễn..................................................... 2

1.5.1.

Ý nghĩa khoa học, thục tiễn............................................................................................. 2

1.5.2.

Những đóng góp mới....................................................................................................... 2

Phần 2. Tổng quan tài liệu............................................................................................................ 3
2.1.

Tổng quan về Asen............................................................................................................ 3

2.1.1.

Nguyên tố Asen (As)......................................................................................................... 3

2.1.2.

Dạng tồn tại của Asen trong môi trường....................................................................... 4

2.1.3.

Độc học của Asen............................................................................................................... 6

2.1.4.

Tiêu chuẩn về Asen......................................................................................................... 10

2.2.

Hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm................................................................ 11

2.2.1.

Tích lũy Asen trên Thế giới........................................................................................... 11

2.2.2.

Tích lũy Asen ở Việt Nam............................................................................................. 11

2.2.3.

Hiện trạng tích lũy Asen trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh............................................... 13

2.3.

Tổng quan nước ngầm địa bàn nghiên cứu................................................................ 14

2.3.1.

Giới thiệu về nước ngầm huyện Tiên Du................................................................... 14

2.3.2.

Đặc điểm phân bố các tầng chứa nước....................................................................... 15

2.3.3.

Dự báo nhu cầu sử dụng nước giai đoạn 2015-2020 huyện Tiên Du.................. 18

iii


2.3.4.

Các vấn đề tồn tại trong bảo vệ nước ngầm huyện Tiên Du.................................. 19

Phần 3. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu.................................................. 21
3.1.

Địa điểm nghiên cứu....................................................................................................... 21

3.2.

Thời gian nghiên cứu...................................................................................................... 21

3.3.

Đối tượng/ vật liệu nghiên cứu..................................................................................... 21

3.4.

Nội dung nghiên cứu....................................................................................................... 21

3.5.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................................ 21

3.5.1.

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp......................................................................... 21

3.5.2.

Phương pháp quan trắc, phân tích As trong môi trường......................................... 21

3.5.3.

Phương pháp xây dựng mạng lưới quan trắc............................................................. 22

3.5.3.

Phương pháp chuyên gia................................................................................................ 26

3.5.4.

Phương pháp mô phỏng minh hoạ số liệu.................................................................. 26

3.5.5.

Phương pháp điều tra phỏng vấn người dân.............................................................. 26

Phần 4. Kết quả và thảo luận..................................................................................................... 28
4.1.

Kết quả............................................................................................................................... 28

4.1.1.

Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh....................... 28

4.1.2.

Đánh giá hiện trạng nồng độ Asen trong nước ngầm trên phạm vi huyện
Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh

4.1.3.

37

Mơ phỏng phân bố các khu vực tích lũy As trên địa bàn huyện Tiên Du,
tỉnh Bắc Ninh. 42

4.1.4.

Đánh giá tác động của tích lũy Asen ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng........46

4.1.5.

Các giải pháp quản lý, xử lý hiệu quả dễ áp dụng cho người dân........................ 48

4.2.

Thảo luận........................................................................................................................... 53

Phần 5. Kết luận và kiến nghị.................................................................................................... 55
5.1.

Kết luận.............................................................................................................................. 55

5.2.

Kiến nghị........................................................................................................................... 55

Tài liệu tham khảo......................................................................................................................... 57

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa Tiếng Việt

BTNMT

Bộ Tài Nguyên và Môi trường

BVMT

Bảo vệ môi trường

BVTV

Bảo vệ thực vật

CCN

Cụm cơng nghiệp

ĐCCT

Địa chất cơng trình

ĐCTV

Địa chất thủy văn

HTX

Hợp tác xã

KCN

Khu công nghiệp

LK

Lỗ khoanh

QCCP

Quy chuẩn cho phép

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCN

Tầng chứa nước

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

USD

Đô la Mỹ

v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Tính chất hóa học của ngun tử Asen.................................................................... 3
Bảng 2.2. Phân bố diện tích dân số huyện Tiên Du............................................................... 15
Bảng 2.3. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước huyện Tiên Du................................................ 19
Bảng 3.1. Đặc điểm sử dụng nước ở các vị trí lấy mẫu ở huyện Tiên Du....................... 24
Bảng 4.1. Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió khơng khí trung bình các tháng tại huyện
Tiên Du

30

Bảng 4.2. Tổng số giờ nắng, lượng bốc hơi trung bình các tháng tại huyện Tiên Du...30

Bảng 4.3. Bảng dân số huyện Tiên Du trong các năm.......................................................... 33
Bảng 4.4. Lượng nước ngầm sử dụng tại huyện Tiên Du trong năm 2016...................... 37
Bảng 4.5. Kết quả hàm lượng Asen (tháng 7/2015).............................................................. 38
Bảng 4.6. Kết quả teskit hàm lượng arsen sau lọc tại hiện trường (tháng 7/2015)........49

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.3.

Sự chuyển hóa trimethylarsine thành các sản phẩm cực độc........................... 7

Hình 2.4.

Sự xâm nhậpcủa Asen và những hợp chất của nó trong cơ thể.......................8

Hình 2.5.

Bản đồ hành chính huyện Tiên Du....................................................................... 14

Hình 2.6.

Mặt cắt cấu trúc địa chất thuỷ văn thực tế khu vực Tiên Du......................... 17

Hình 2.7.

Mơ hình mơ phỏng hệ thống nước ngầm trong mơi trường 4 lớp trên
mơ hình huyện Tiên Du

17

Hình 3.1.

Phương pháp nghiên cứu được thể hiện trong sơ đồ....................................... 22

Hình 3.2.

Cơ sở dữ liệu xây dựng mạng lưới quan trắc................................................... 22

Hình 3.3.

Bản đồ ô lưới lấy mẫu nước ngầm huyện Tiên Du.......................................... 23

Hình 4.1.

Vị trí địa huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh.............................................................. 28

Hình 4.2.

Biểu đồ kết quả phân tích Asen huyện................................................................ 41

Hình 4.3.

Các bước mơ phỏng phân vùng ơ nhiễm............................................................ 42

Hình 4.4.

Bản đồ lớp khu dân cư và danh giới xã, huyện vùng nghiên cứu................. 43

Hình 4.5.

Lớp bản đồ mơ phỏng các điểm lấy mẫu nước ngầm huyện Tiên Du.........44

Hình 4.6.

Bản đồ mơ phỏng phân vùng mức độ ơ nhiễm................................................. 45

Hình 4.7.

Bản đồ mơ phỏng phân vùng tích lũy Asen của huyện Tiên Du................... 45

Hình 4.8.

Sư đồ các bước đánh giá tình trạng tích lũy Asen............................................ 46

Hình 4.9.

Biểu đồ minh họa sự hiện diện của rủi ro........................................................... 47

vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Asen (As) là một chất độc thường gọi là thạch tín, có độc tính gấp bốn lần
thuỷ ngân, nhiễm độc nặng nhất của Asen là ung thư. Nguyên nhân chủ yếu
khiến nước ngầm ở nước ta bị nhiễm thạch tín là do cấu tạo tự nhiên của địa chất
và bị ảnh hưởng do các nhà máy hoá chất, các khu khai thác quặng, những khu
vực nông nghiệp sử dụng chất bảo quản thực vật.
Đề tài “Đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm, huyện Tiên

Du, tỉnh Bắc Ninh” là cơ sở khoa học để đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong
nguồn nước ngầm dùng trong sinh hoạt của nhân dân, từ đó xác định mức độ tích
lũy Asen trong các nguồn nước ngầm trên phạm vi huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh,
khoanh vùng chi tiết nguồn nước ngầm có hàm lượng Asen vượt TCCP
(>0,05mg/l). Trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp quản lý, xử lý tích lũy Asen đối
với từng vùng, từng lĩnh vực trên địa bàn huyện và tỉnh Bắc Ninh
Đề tài đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm, huyện Tiên Du,
tỉnh Bắc Ninh tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu như: Phương pháp quan
trắc, phân tích tại hiện trường, phương pháp phân tích phịng thí nghiệm phương
pháp điều tra phỏng vấn và mô phỏng số liệu.
Căn cứ vào diện tích và nhu cầu sử dụng nước tôi tiến hành lấy 53 mẫu
nước gầm và được teskit tại hiện trường. Mẫu nước có hàm lượng cao sẽ được
gửi về phịng thí nghiệm để phân tích, từ kết quả phân tích phân vùng ơ nhiễm
như sau:
Tích lũy Asen trong nước ngầm dùng cho sinh hoạt có hàm lượng cao: Gồm
xã Tân Chi có 2 trên 7 điểm lấy mẫu hàm lương Asen > 0,01mg/l.
Khu vực có hàm lượng Asen từ 0,001-0,009: gồm 11 xã là Phú Lâm, Nội Duệ.

Hồn Sơn, Hiên Vân, Việt Đồn, Phật Tích, Cảnh Hưng, Tri Phương, Minh Đạo.
Khu vực không phát hiện được Asen: Hàm lượng Asen <0,0001, gồm 2 xã
là thị trấn Lim, xã Đại Đồng.
Từ kết quả đánh giá trên, tôi đưa ra một số biện pháp bảo vệ nguồn nước
ngầm như: Xử lý hàm lượng Asen trong nước sinh hoạt xuống dưới ngưỡng cho
phép, có thể sử dụng cho những hệ thống lọc cỡ nhỏ, lắp trước những trạm cấp
nước hoặc những hệ thống lọc nhỏ cho mỗi gia đình.

viii


THESIS ABSTRACT

Arsenic, a chemical element with symbol As, whose toxicity may lead to
cancer, is four times as poisonous as mercury. In fact, there are many reasons
causing arsenic contamination of ground water in our country which are natural
composition of geological affected by chemical plants, mining areas, agricultural
land using preservation.
The research “Evaluation on Arsenic contamination of groundwater in
Tien Du District, Bac Ninh Province” is conducted to evaluate the status of
arsenic contamination of groundwater used for daily life purposes in order to
determine the level of arsenic contamination and to find out the areas whose
arsenic content of ground water beyond standard (>0,05mg/l). As a result,
management solutions as well as arsenic contamination treatments for each areas,
each sectors can be proposed timely and properly.
Research methodologies:observation methodology, on-site analysis,
laboratory analysis, conduction of surveys and interviews, data analysis.
Based on the area and water using demand, 53 samples of ground water
are testkit onsite. The samples with high content were sent to the laboratory for
analysis. The result is indicated as below:
- Level of Arsenic contamination over 0,01mg/l: Tan Chi Ward where 2

over 7 samples has Arsenic content beyond the standard.
- Level of Arsenic contamination ranges from 0,001-0,009 including: Phu

Lam, Noi Due, Hoan Sơn, Hien Van, Viet Đoan, Phat Tich, Canh Hung, Tri
Phuong, Minh Đao.
- Level of Arsenic contamination below 0.0001 including Lim Town, Dai

Dong.
Based on the above results, some solutions have been proposed as:
- Building system which can eliminate arsenic level in drinking water to

below the accepted level.
- Using small filter systems in water supply stations.
- Using water filter system in each family.

ix


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Asen (As) là một chất độc (với hàm lượng lớn) thường gọi là thạch tín, có
độc tính gấp 4 lần thuỷ ngân, nhiễm độc nặng nhất của Asen là gây ung thư.
Nguyên nhân chủ yếu khiến nước ngầm ở nước ta bị nhiễm thạch tín là do cấu
tạo tự nhiên của địa chất và bị ảnh hưởng do các nhà máy hố chất, các khu khai
thác quặng, sản xuất nơng nghiệp sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật và một phần
cũng là do giếng khoan không thực hiện đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật khoan
giếng của UNICEF khiến chất bẩn, độc hại bị nhiễm xuống mạch nước ngầm.
Theo điều tra của Tổng cục bảo vệ môi trường năm 2008 cho thấy nguồn
nước ngầm đã bị nhiễm Asen từ lâu như khu vực Hà Nội (Hà Tây cũ), nhiều
giếng có nồng độ Asen cao hơn từ 2 đến 50 lần nồng độ cho phép (Theo tiêu
chuẩn WHO là 0.01 mg/l) và cao hơn 10 đến 15 lần so với tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN: 0.05 mg/l).
Từ những thực tại trên Bộ Tài Nguyên và Môi trường đã chỉ đạo các bộ,
ngành, địa phương tiến hành triển khai đề án “Giảm thiểu tác hại của Asen trong
nguồn nước sinh hoạt ở Việt Nam”.
Đề tài “Đánh giá hiện trạng tích luỹ asen trong nước ngầm, huyện Tiên
Du, tỉnh Bắc Ninh” được thực hiện có ý nghĩa hết sức quan trọng, là cơ sở khoa
học để đánh giá hiện trạng tích luỹ asen trong nguồn nước ngầm dung trong sinh
hoạt của nhân dân, là cơ sở để đưa ra các giải pháp quản lý, xử lý tích luỹ asen
đối với từng vùng, từng lĩnh vực trên địa bàn huyện và tỉnh Bắc Ninh.
1.2. GIẢ THIẾT KHOA HỌC

Nếu có những kết quả đánh giá hiện trạng tích lũy Asen, xác định được
những vị trí có nồng độ Asen cao để cảnh báo cho người dân tại những khu vực
này có những biện pháp phịng tránh, giảm thiểu tác hại của Asen với sức khỏe.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xác định mức độ tích lũy Asen trong các nguồn nước ngầm trên phạm vi
huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh; khoanh vùng chi tiết nguồn nước ngầm có hàm
lượng Asen vượt TCCP (>0.05mg/l).
Đề xuất giải pháp giảm thiểu tác hại của nguồn nước sinh hoạt bị nhiễm Asen.

1


1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu là Asen trong nước ngầm sử dụng vào mục đích sinh
hoạt.
Phạm vi nghiên cứu: huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh
1.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN
1.5.1. Ý nghĩa khoa học, thục tiễn
Đề tài tiến hành đánh giá hàm lượng Asen trên địa bàn khảo sát, từ đó thu
thập được các số liệu về những vị trí tích lũy Asen, phân vùng tích lũy Asen trên
địa bàn huyện Tiên Du.
Từ những kết quả khảo sát, đề tài xác định được những vị trí có nồng độ
Asen cao và đưa ra cảnh báo cho người dân tại những khu vực này có những biện
pháp phịng tránh giảm thiểu tác hại của tích lũy Asen trong nước ngầm.
1.5.2. Những đóng góp mới
Đề tại “Đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm huyện Tiên Du,
tỉnh Bắc Ninh” sẽ không chỉ là là nguồn tài liệu bổ ích cần thiết với nhà trường,
mà cịn là tài liệu tham khảo có giá trị trong việc nghiên cứu đánh giá ô nhiễm
của cơ quan quản lý nhà nước. Đề tài góp phần xây dựng hệ thống số liệu giúp
các nhà quản lí mơi trường xây dựng chương trình quản lí giảm thiểu rủi ro tới

sức khỏe người dân.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ ASEN
2.1.1. Nguyên tố Asen (As)
-4

As chiếm 1.10 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất, chúng tồn tại chủ
yếu ở dạng khoáng vật sunfua: Sunfide Orpiment vàng – As 2S3 và Realgar đỏ As4S4;…
Trong bảng hệ thống tuần hoàn các ngun tố hố học, Asen nằm ở phân
nhóm V với một số các đặc trưng:
Bảng 2.1. Tính chất hóa học của ngun tử Asen
Ký hiệu hố học
Z
Cấu hình e
o
Rn/tử (A )
3-

o

5+

(A )

Rion E (A )
Rion E

o

Eion hòa I (kcal/ntg)
Eion hòa II (kcal/ntg)
Eion hòa III (kcal/ntg)
Độ âm điện
3

Khối lượng riêng (g/cm )
Nhiệt độ

nc

0

( C)
0

Nhiệt độ s ( C)

As tồn tại ở hai dạng kim loại và không kim loại:
Ở dạng không kim loại, As là chất rắn màu vàng (còn gọi là As vàng) được

tạo nên khi làm ngưng tụ hơi, có mạng lưới lập phương (giống Photpho trắng),
kiến trúc mạng lưới bao gồm các phân tử As 4 liên kết với nhau bằng lực
Vanderwaals. Phân tử As4 có cấu tạo hình tứ diện đều với các nguyên tử As nằm
ở đỉnh. Do có mạng lưới phân tử nên As vàng kém bền ở nhiệt độ thường dưới
tác dụng của ánh sáng dễ chuyển sang dạng kim loại (dạng bền hơn).
Dạng kim loại có màu bạc trắng, hơi xám (gọi là As xám). As xám có cấu

trúc dạng Polime, có mạng lưới nguyên tử giống Photpho đen, có khả năng dẫn
nhiệt, dẫn điện nhưng giịn có thể nghiền thành bột dễ dàng.

3


As tồn tại ở các mức oxi hóa -3, +3, +5 với các hợp chất As (III) (Asenhidrua,
Các Asenua kim loại, Asen (III) oxit – As 2O3, Acid Asenous, Asensunfua: As4S6.
Asentrihalogenua: AsX3) và hợp chất As (V) (Asen oxit: As 2O5 ; Acid Asenic ; Asen
Sunfua: As2S5; Asen Pentahalogenua: Chỉ có AsF5) (Đặng Kim Chi, 2008).

2.1.2. Dạng tồn tại của Asen trong môi trường
* Sự xuất hiện của Asen và hợp chất Asen trong môi trường
Những nghiên cứu về sự hình thành của As trong mơi trường và trong các
mẫu sinh học đang là những chủ đề được quan tâm đến nhiều nhất hiện nay. As
xuất hiện trong tự nhiên một cách phổ biến trong các khoáng vật, bên cạnh đó, sự
sử dụng As một cách rộng rãi trong các hoá chất nhuộm màu, thuốc trừ sâu, thuốc
diệt cỏ là những nguồn chính cho sự có mặt của Asenic trong môi trường.
Trên thực tế, trước đây As được ứng dụng trong một số lĩnh vực như sau:
Trong y học: thạch tín được sử dụng trong thuốc bắc với tác dụng trị suyễn
hoặc dùng để chữa các bệnh ngồi da…
Trong nơng nghiệp: As có trong thành phần của một số loại thuốc bảo vệ
thực vật. Khoảng 70% thuốc bảo vệ thực vật trong thành phần có chứa As nằm ở
các dạng:
(1) Monosodium methane Asenate (MSMA) – HAsO3CH3Na;
(2) Disodium methane Asenate (DSMA) – Na2AsO3CH3;
(3) Dimethylarsinic acid (cacodylic acid) – (CH3)2AsO2H;
(4) Asenic acid – H3AsO4.

Trong công nghiệp: As và hợp chất của As cũng được sử dụng rộng rãi

trong công nghiệp chẳng hạn như: bảo quản gỗ, sản xuất gương kính, hợp kim và
các thiết bị điện tử, làm chất xúc tác hoặc chất phụ gia…
* Dạng tồn tại của Asen trong môi trường
Các dạng tồn tại của As trong môi trường là vấn đề đáng quan tâm bởi vì có
sự khác nhau về mức độ độc giữa chúng. Trong môi trường As tồn tại chủ yếu ở
các dạng:
–

2–

Asenit As (III), Asenat As (V), axit Asenơ (H3AsO3, H2AsO3 , HAsO3 ),
–

2–

axit Asenic (H3AsO4, H2AsO4 , HAsO4 ), dimethyl Asenat (DMA), monometyl
Asenat(MMA),…

4


Những dạng hợp chất này minh hoạ cho sự đa dạng của các trạng thái oxy hoá
của As và kết quả là đưa đến sự phức tạp về hố tính của nó trong mơi trường.

Trong pha nước với mơi trường thống khí axit, Asen chiếm ưu thế ở pH
cực kỳ thấp (pH<2), trong khoảng pH từ 2 – 11 chúng được thay thế bởi
–

2–.

H2AsO4 và HAsO4

Axit Asenơ xuất hiện trong điều kiện pH thấp và có sự khử nhẹ tuy nhiên khi
pH gia tăng nó sẽ được thay thế bởi H 2AsO3

–

và khi pH vượt quá 12 sẽ làm xuất

2–

hiện HAsO3 . Với mơi trường pH thấp và có mặt sunfua có thể tạo thành HAsS 2.

Các hợp chất Asin, dẫn xuất asin và Asen xuất hiện ở điều kiện khử cao.
Bởi vì nó tạo thành dạng anion trong dung dịch nên As không kết hợp với các
-

3-

anion đơn giản như Cl ; SO4 như các cation kim loại. Đúng hơn là các hợp chất
anion As cư xử như các gốc tự do trong nước. As (III) phản ứng với nhóm sunfua
và sulphydryl như cystine, dithiol hữu cơ, protein, enzyme nhưng không phản
ứng với amin.
Tuy nhiên As (V) lại phản ứng với nhóm nitơ khử như amine nhưng lại
khơng phản ứng với nhóm sulphydryl.
Hàm lượng As trong nước ngầm phụ thuộc rất nhiều vào tính chất và trạng thái
-1

mơi trường địa hóa.Dạng As tồn tại chủ yếu trong nước ngầm là H 3AsO4 (trong
-2

môi trường pH acid đến gần trung tính), HAsO4 (trong mơi trường kiềm).

Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong mơi trường oxy hóa-khử
yếu. Các hợp chất của As với Na có tính hịa tan rất cao, còn những muối của As
với Ca, Mg và các hợp chất As hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính và
nghèo Ca thì độ hịa tan kém hơn các hợp chất Asen hữu cơ, đặc biệt là Asen-acid
fulvic. Các hợp chất của As

+5

được hình thành theo phương thức này. As trong

nước ngầm thường tập trung cao trong kiểu nước bicarbonat như bicarbonat Cl,
Na, B, Si. Nước ngầm trong những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng
hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu-khí, mỏ than, …thường giàu As. Thế oxy hóa
3+

khử, độ pH của mơi trường và lượng kaloit giàu Fe …, là những yếu tố quan
trọng tác động đến q trình oxy hóa - khử các hợp chất As trong tự nhiên.
Những yếu tố này có ý nghĩa làm tăng hay giảm sự độc hại của các hợp chất As
trong môi trường sống (Trần Thị Thanh Hương, 2010).

5


2.1.3. Độc học của Asen
* Sự chuyển hóa sinh học của Asen
Trong cơ thể nhiều lồi sinh vật có khả năng tích luỹ sinh học đối với
Asenic và có thể xúc tác cho q trình oxi hố từ Asenite thành Asenat đồng thời

cũng thúc đẩy sự tạo thành methyl arsines thơng q các q trình sinh học. Sản
phẩm methyl hố Asenic được tạo thành bởi các vi khuẩn methogenic trong điều
kiện hiếu khí.
Các hợp chất Asenic bị methyl hố bởi vi khuẩn và nấm tạo thành dimethyl
và trimethylarsine bởi một cơ chế liên quan tới sự thay thế của các ngun tử
oxygen bởi các nhóm methyl. Sự methyl hố được xem như là một cơ chế giải
độc đối với các vi sinh vật và đóng vai trị quan trọng trong sự chuyển hố As từ
trầm tích vào nước và khơng khí.
McBride và Wolfe cho rằng Asenat có thể bị chuyển hố thành
dimethylarsine bởi Methanobacterium dưới điều kiện hiếu khí. Methylarsonic
được tạo thành từ sự methyl hố Asenite có thể chuyển hoá qua các sản phẩm
trung gian và cuối cùng bị khử thành dimethylarsine.

6


Trong điều kiện axit lồi nấm Cadida humicola có thể chuyển hố Asenate
thành Trimethylarsine. Một phần ít hơn của Trimethylarsine cũng được tạo thành
bởi loài nấm này từ Asenite, methylarsonate và dimethylarsinate. Những lồi
nấm có khả năng tạo ra sản phẩm trimethylarsine từ các hoá chất bảo vệ thực vật
monomethylarsonate và dimethylarsinate bao gồm: Candida humicola,
Gliocaninum roseum và một giống của Penicillium.
Sự methyl hố của As đóng vai trị quan trọng bởi vì kết quả của quá trình
là tạo ra các sản phẩm cực độc:

Nguồn: Đặng Kim Chi (2008)

Hình 2.1. Sự chuyển hóa trimethylarsine thành các sản phẩm cực độc
* Độc học của Asen
Về mặt sinh học, As là một chất độc có thể gây một số bệnh trong đó có

ung thư da và phổi. Mặt khác As có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng hợp protit
và hemoglobin. As ảnh hưởng đến thực vật như một chất cản trao đổi chất, làm
giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trường thiếu photpho. Trong môi trường
sinh thái, các dạng hợp chất As hóa trị (3) có độc tính cao hơn dạng hóa trị (5).
Mơi trường khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị 5

7


chuyển sang As hóa trị 3. Trong các hợp chất của As trong mơi trường thì Asenite
đáng được quan tâm tới nhiều nhất bởi vì tính độc của nó cao hơn gấp 10 lần so
với Asenate và hơn gấp 70 lần so với các dạng methyl hố của nó, trong khi đó
DMA, MMA ít độc hơn cịn AB và AC lại gần như khơng độc.
Sự nhiễm độc As cịn gọi là Asenicosis xuất hiện như một tai họa môi
trường đối với sức khỏe con người trên thế giới. Theo các nghiên cứu những
người sống trên khu vực có hàm lượng As trong nước giếng khoan cao hơn 0,05
mg/l cho thấy tới 20% dân cư bị xạm da, dầy biểu bì và có hiện tượng ung thư
da. Hiện chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc As.
Thông thường Asen đi vào cơ thể con người trong một ngày đêm thông qua
chuỗi thức ăn khoảng 1mg và được hấp thụ vào cơ thể qua đường dạ dày nhưng
cũng dễ bị thải ra. Hàm lượng As trong cơ thể người khoảng 0.08-0.2 ppm, tổng
lượng As có trong người bình thường khoảng 1,4 mg. As tập trung trong gan,
thận, hồng cầu, homoglobin và đặc biệt tập trung trong não, xương, da, phổi, tóc.
Hiện nay người ta có thể dựa vào hàm lượng As trong cơ thể con người để tìm
hiểu hồn cảnh và mơi trường sống, như hàm lượng As trong tóc nhóm dân cư
khu vực nơng thơn trung bình là 0,4-1,7 ppm, khu vực thành phố cơng nghiệp
0,4-2,1 ppm, cịn khu vực ô nhiễm nặng 0,6-4,9 ppm.
Sự xâm nhập, phân bố và lưu trữ của Asenic cũng như các hợp chất của nó
trong cơ thể người có thể hình dung theo sơ đồ sau:

Nguồn: Phạm Kim Trang and Lenny Wilken (2012)

Hình 2.2. Sự xâm nhậpcủa Asen và những hợp chất của nó trong cơ thể

8


Sự nhiễm độc As có thể phân loại thành các dạng nhiễm độc cấp tính và nhiễm
độc mãn tính với các biểu hiện:
Ngộ độc As cấp tính: khát nước dữ dội, đau bụng, nơn mửa, tiêu chảy, mạch
đập yếu, bí tiểu và có thể tử vong .
Nhiễm độc As mãn tính: xuất hiện các đốm sẫm màu trên thân thể hay ở
đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hóa da (thường xuất hiện ở tay, chân, phần
cơ thể bị cọ sát nhiều hoặc tiếp xúc với ánh sáng nhiều), có thể gây đến hoại tử,
rụng dần từng đốt ngón chân... cuối cùng sẽ có thể dẫn đến ung thư, đột biến gen
và tử vong.
Sự nhiễm độc As mãn tính được phân làm bốn giai đoạn chính:
Giai đoạn tiền lâm sàng: chưa có biểu hiện tổn thương thực thể nhưng As có
thể phát hiện được tại các mẫu nước tiểu và mẫu mô cơ thể.
Giai đoạn lâm sàng: sự ảnh hưởng suất hiện trên da, hay gặp nhất là cơ thể
có bầm tím tay chân, trong trường hợp nặng có hiện tượng hóa sừng tại da ban
tay, lịng bàn chân. Theo Tổ chức y tế thế giới – WHO thì giai đoạn này xuất hiện
sau 5 đến 10 năm uống nước nhiễm thạch tín quá tiêu chuẩn.
Giai đoạn biến chứng: khi các triệu trứng lâm sàng càng trở nên trầm trọng
hơn, gan thận và lách sưng to, cơ thể bị viêm giác mạc, viêm phế quản và đái
tháo đường.
Giai đoạn cuối: Sự xuất hiện của bệnh ung thư (da, phổi...) As (III) thể hiện
độc tính của nó bằng sự tấn cơng vào nhóm –SH làm ức chế hoạt động của
enzyme Dihydrolipoic acid protein là enzyme trong chu trình acid citric.

9


Mặt khác do có tính chất hóa học tương tự như photpho mà As cũng có thể gây
tương tác xấu trong các q trình sinh hóa có sự tham gia của photpho. Chẳng
hạn trong sự tạo thành ATP (ademosine triphoglyphate) khi có mặt của As sẽ gây
trở ngại trong quá trình tạo 1,3 – Diphosphoglycerate cho ra sản phẩm 1 – Aseno
– 3 – phosphoglycerate gây hiệu ứng xấu cho cơ thể:

Nguồn: Trần Thị Thanh Hương (2010)

2.1.4. Tiêu chuẩn về Asen
Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm QCVN
09:2008/BTNMT, tiêu chu4ẩn nước ngầm đối với Asen là 0,05 mg/L.
QCVN 01:2009/BY4T Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn
uống.
Trước thảm hoạ thạch tín đang hiện hữu ở nhiều Quốc gia bị nhiễm Asen,
trong đó Băng-la-đét ngh4iêm trọng nhất, ngày 24/5/2000, Cục Bảo vệ môi
trường Hoa Kì (EPA) quyết định giảm thơng số Asen trong Tiêu chuẩn nước
uống của Hoa Kì từ 0,05 mg As/L, ngang TCVN, xuống còn 0,005 mg As mg/l.
Tổ chức Y tế Thế giới (4WHO) từ năm 1993 đến nay, có khuyến cáo, nồng
độ Asen trong nước uống không được lớn hơn 0,01mg/L. Từ năm 2002, Bộ Y tế

10


Việt Nam đã đưa tiêu chuẩn Asen nhỏ hơn hoặc bằng 0,01 vào áp dụng. Hiện nay,
Tiêu chuẩn Nhà nước về nước uống TCVN 5501-1991 và Tiêu chuẩn vệ sinh đối
với nước uống và sinh hoạt của Bộ Y tế QĐ 505:2002/BYT qui định thông số
Asen không được lớn hơn 0,01mg As/L (Điều tra hiện trạng Asen trong nguồn

nước sinh hoạt thuộc tỉnh Bắc Ninh năm 2008).
2.2. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN TRONG NƯỚC NGẦM
2.2.1. Tích lũy Asen trên Thế giới
Từ những năm đầu thập niên 10 của thế kỷ XX. Nguồn nước ngầm từ
những giếng khoan được coi là không bị ô nhiễm bởi các sinh vật gây bệnh và
các chất thải hữu cơ, nguồn nước này đã được đưa vào sử dụng, cung cấp nước
sinh hoạt cho cộng đồng dân cư, thay thế dần cho việc sử dụng nước bề mặt.
Song ở một số vùng, nguồn nước này chứa các kim loại năng như:Chì, Mangan,
đặc biệt là Asen với nồng độ cao, đáng lo ngại.
Theo số liệu của tổ chức y tế thế giới về tích lũy Asen trong nguồn nước,
nồng độ Asen trong khu vực nam Iowa và tây Missouri của Mỹ dao động từ
0,034- 0,490 mg/l, Mexico từ 0,008-0,624 mg/l, có tới 50% số mẫu có nồng độ
Asen>0,050mg/l… Bệnh nhiễm độc Asen mãn tính do sử dụng nguồn nước bị
tích lũy Asen ( Asenosis) xảy ra ở nhiều nước trên thế giới và mang tính dịch tễ
địa phương rõ rệt (Đỗ Thanh Bái, Hồ Quý Đào và Phạm Việt Hùng, 2007).
2.2.2. Tích lũy Asen ở Việt Nam:
Do cấu tạo địa chất, nhiều vùng ở nước ta nước ngầm bị nhiễm Asen. Theo
thống kê chưa đầy đủ của Bộ Y tế (2009), cả nước có khoảng hơn 1 triệu giếng
khoan, trong đó nhiều giếng có nồng độ Asen cao hơn từ 20-50 lần nồng độ cho
phép (0,01mg/L), ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ, tính mạng của cộng đồng.
Theo kết quả khảo sát của Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, Cục Thuỷ Lợi, Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường
nông thôn (2008), tại châu thổ sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất
là phía Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình
và Hải Dương. Ở Đồng bằng sông Cửu Long, cũng phát hiện nhiều giếng khoan có
nồng độ Asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Hiện 21% dân số Việt Nam đang
dùng nguồn nước nhiễm Asen vượt quá mức cho phép và tình trạng nhiễm độc Asen
ngày càng rõ rệt và nặng nề trong dân cư. Song phần lớn người dân vẫn không hề
hay biết những tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe khi tích tụ những chất độc này
trong cơ thể (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012).

11


Theo kết quả điều tra của Cục Thuỷ lợi thuộc Bộ NN&PTNT ngầm tại Hà
Nội 2002, 2003, nguồn nước ngầm của Hà Nội cũng đang ở mức báo động vì bị
nhiễm Asen vượt tiêu chuẩn cho phép. Khu vực nội thành, có 32% số mẫu bị
nhiễm, các khu vực khác như Đơng Anh 13%, Gia Lâm 26,5%, Thanh Trì 54%,
Từ Liêm 21% (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011).
Theo đánh giá hiện trạng tích lũy Asen trong nước ngầm của Viện Vệ sinh y
tế công cộng (Bộ Y tế), mức độ nhiễm Asen ở 4 tỉnh ĐBSCL là Long An, Đồng
Tháp, An Giang và Kiên Giang, hàm lượng khá cao, đe dọa sức khỏe của người
dân. Tại một số huyện của Đồng Tháp và An Giang, tình trạng này rất đáng báo
động khi phần lớn các mẫu khảo sát đều bị nhiễm với hàm lượng vượt ngưỡng
100 ppb, cá biệt có những mẫu lên tới 1.000 ppb. Tổng số mẫu khảo sát tại tỉnh
An Giang là 2.699 mẫu với tỉ lệ nhiễm Asen là 20,18%, tập trung nhiều tại một
số huyện như: An Phú 97,3%, Phú Tân 53,19%, Tân Châu 26,98% và Chợ Mới
27,82%. Hàm lượng Asen trong nước ngầm tại các huyện này khi phân tích đều
từ 100 ppb trở lên, được tìm thấy ở các giếng tầng nơng, độ sâu dưới 60m và
được dùng cho sinh hoạt phổ biến trong người dân. Trong tháng 11/2006, Viện Y
học lao động và môi trường TP.HCM đã tổ chức khám sức khỏe cho người dân
tại 2 huyện Tri Tôn và An Phú, kết quả có đến 10 ca nghi nhiễm Asen với những
biểu hiện như sừng hóa da, xuất hiện các đốm sẫm màu trên cơ thể. Tại thôn
Thống Nhất (Ứng Hồ, tỉnh Hà Tây) có tới 22 người bị chết do ung thư mà
nguyên nhân được xem là do nguồn nước nhiễm Asen cao gấp 17-30 lần mức độ
cho phép (do cơng ty cổ phần hóa chất và cơng nghệ nước quốc tế đo -Theo báo
Tiền Phong) (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012; Báo cáo môi trường quốc gia,
2012).
Khảo sát của các chuyên gia tại 3 xã Hòa Hậu, Bồ Đề và Vĩnh Trụ (Hà
Nam), qua khám lâm sàng 650 người dân, trong đó xét nghiệm cận lâm sàng cho

100 người, Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường đã phát hiện 28,3% bị các
bệnh về da (so với tỷ lệ trung bình cả nước là 3-5%), tỷ lệ ung thư các bộ phận
tiêu hóa và tiết niệu cao hơn các dạng ung thư khác, có 31 trường hợp thiếu máu
trong đó 28 người thiếu máu có liên quan đến nhiễm độc Asen mãn tính.
Theo kết quả xét nghiệm Asen do UNICEF hỗ trợ Việt Nam từ 2001 đến 2004
tại 25 tỉnh thành thì Hà Nam đứng đầu vì mức độ tích lũy Asen nghiêm trọng nhất.

12


Trong 7.040 mẫu nước lấy từ giếng khoan, có tới 3.530 mẫu có hàm lượng lớn
hơn 0,05 mg/L. Theo thống kê ban đầu của UNICEF, tại Việt Nam có khoảng 10
triệu người có nguy cơ bị bệnh do tiếp xúc với Asen. Qua những số liệu thu thập
được cho thấy sự tích lũy Asen ở miền Bắc cao hơn miền Nam. UNICEF khẳng
định mức độ tích lũy Asen của Hà Nam nghiêm trọng như ở Băng-la-đét nơi
được đánh giá là có độ tích lũy Asen cao trên thế giới. UNICEF cho rằng sự tích
lũy Asen ở phía Nam của Hà Nội là vấn đề nghiêm trọng nhất ở Việt Nam hiện
nay (Lenny H.E Winkel and Phạm Thị Kim Trang, 2012)
Những cuộc khảo sát về nồng độ Asen trong nước sinh hoạt của người dân
khu vực nông thôn do Cục Thuỷ lợi, Trung tâm nước sạch và Vệ sinh môi trường
nông thôn-CERWASS (Bộ NN&PTNT), Viện Công nghệ và Môi trường, Bộ Y tế
tiến hành trên 23 tỉnh cho kết quả nồng độ Asen trong nước ở các tỉnh này vượt
chuẩn cho phép 47,17%.
Trong đó, các tỉnh có nguồn nước nhiễm Asen cao là Hà Nam (64,03%), Hà
Nội (61,63%), Hải Dương (51,99%). Đáng nói là nhiều mẫu nước có hàm lượng
Asen vượt quá 100 lần so với tiêu chuẩn cho phép (Đỗ Thanh Bái, Hồ Quý Đào
và Phạm Việt Hùng, 2007).
2.2.3. Hiện trạng tích lũy Asen trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh
Theo báo cáo kết quả điều tra hiện trạng Asen trong nguồn nước sinh hoạt
thuộc tỉnh Bắc Ninh năm 2008. Kết quả như sau:

Huyện Gia Bình: 59 hộ thuộc các xã Cao Đức, Đại Bái, Đại Lai, Nhân
Thắng, Song Giang, Thái Bảo.
Huyện Lương Tài: 22 hộ thuộc các xã An Thịnh, Lai Hạ, Phú Hoà, Tân
Lãng.
Huyện Quế Võ: 15 hộ thuộc các xã Đức Long, Hán Quảng, Chi Lăng.
Huyện Thuận Thành: 57 hộ thuộc các xã Đình Tổ, Hà Mãn, Hồi Thượng,
Nghĩa Đạo, Ngũ Thái, Trí Quả.
Thành Phố Bắc Ninh: 21 hộ Kim Chân, Phong Khê, Thị Cầu, Đáp Cầu, Hạp
Lĩnh.
Huyện Từ Sơn: 91 hộ Châu Khê, Đồng Nguyên, Hương Mạc, Phù Chẩn,
Phù Khê, Tân Hồng, TT Từ Sơn, Tương Giang (Điều tra hiện trạng Asenic trong
nguồn nước sinh hoạt thuộc tỉnh Bắc Ninh năm 2008).

13


2.3. TỔNG QUAN NƯỚC NGẦM ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU
2.3.1. Giới thiệu về nước ngầm huyện Tiên Du
Tiên Du là huyện nằm ở phía Nam thành phố Bắc Ninh, phía Bắc sông
Đuống, cách thành phố Bắc Ninh khoảng 5km và thủ đơ Hà Nội 25km. Tồn
huyện có 14 đơn vị hành chính bao gồm 1 Thị trấn Lim và 13 xã: Cảnh Hưng,
Đại Đồng, Hiên Vân, Lạc Vệ, Liên Bão, Minh Đạo, Nội Duệ, Phật Tích, Phú
Lâm, Tân Chi, Tri Phương, Việt Đoàn, Hoàn Sơn. Tọa độ địa lý được giới hạn từ
0

0

0

0

20 05’ đến 21 11’ vĩ độ Bắc và 105 58’ đến 106 06’ kinh độ Đơng.
- Phía Bắc: giáp Thành phố Bắc Ninh, huyện Yên Phong.
- Phía Nam: giáp huyện Thuận Thành.
- Phía Đơng: giáp huyện Quế Võ.
- Phía Tây: giáp Thị xã Từ Sơn.

Hình 2.3. Bản đồ hành chính huyện Tiên Du

14


Bảng 2.2. Phân bố diện tích dân số huyện Tiên Du
TT

Xã

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14

TT Lim
Phú Lâm
Nội Duệ
Hồn Sơn
Liên Bão
Hiên Vân
Việt Đồn
Phật Tích
Cảnh Hưng
Minh Đạo
Tân Chi
Lạc Vệ
Đại Đồng
Tri Phương
Tổng
Nguồn: Cục Quản lý tài nguyên nước
(2008)

2.3.2. Đặc điểm phân bố các tầng chứa nước
* Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Holocene (qh)
Tầng chứa nước này bao gồm các trầm tích của hệ tầng Thái Bình và hệ
tầng Hải Hưng, phân bố rộng đều khắp phía Nam huyện và lộ trên bề mặt ở các
xã Cảnh Hưng, Minh Đạo và Tri Phương. Về phía Đơng Nam, chúng bị vát mỏng
3

và bị phủ bởi các trầm tích hệ tầng Thái Bình (Q 2 tb) có nguồn gốc sơng - biển,
biển - đầm lầy hoặc nguồn gốc biển. Thành phần thạch học bao gồm: Cát, cát pha
màu xám đen, xám nâu. Chiều dày của tầng chứa nước biến đổi từ 3,5 m

(LK915) đến 9,5 m (LK917), trung bình 12,2m. Nước thuộc loại Bicacbonat
Canxi.
Các kết quả nghiên cứu địa chất thủy văn trước đây trên địa bàn vùng quy
hoạch đã xếp tầng chứa nước này vào mức độ chứa nước từ nghèo nước đến giàu
nước trung bình, chỉ có thể sử dụng khai thác nhỏ bằng giếng khơi, giếng Unicef
phục vụ sinh hoạt cho các hộ gia đình.

15