Khảo sát sự phân bố của một số thành phần hóa học trong nước ngầm khu vực đông nam hà nội

ĐAI HO QUỐ C GIA HÀ NÔI
C
TRƢỜ NG
ĐAI

HO KHOA
C
HOC

TƢƢ̣ NHIÊN

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

Bùi Văn Minh

KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ CỦA MỘT SỐ THÀNH PHẦN
HĨA HỌC TRONG NƢỚC NGẦM KHU VỰC
ĐƠNG NAM HÀ NỘI

LN

VĂN
THAC

SĨ KHOA HOC

ĐAI HO QUỐ C GIA HÀ NÔI
C
TRƢỜ NG
ĐAI

HO KHOA
C
HOC
----------------------Hà Nội - 2015

TƢƢ̣ NHIÊN


Bùi Văn Minh

KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ CỦA MỘT SỐ THÀNH PHẦN
HĨA HỌC TRONG NƢỚC NGẦM KHU VỰC
ĐƠNG NAM HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 60440301

LUÂN

VĂN
THAC

SĨ KHOA HOC

NGƢỜ I HƢỚ NG DẪN KHOA HOC:
TS. Phạm Thị Kim Trang

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Thị Kim
Trang đã giao đề tài và tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức để em hoàn thành
luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Phạm Hùng Việt và ThS. Vi
Thị Mai Lan đã tận tụy hướng dẫn và truyền đạt lại cho em những kiến thức bổ ích
trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS.TS. Benjamin Bostick (trường Đại
học Tổng hợp Columbia, Mỹ), người đã trực tiếp giảng dạy các khóa học hữu ích
và truyền đạt những kiến thức chuyên ngành quý báu sử dụng trong luận văn.
Em xin cảm ơn các anh chị và các bạn trong nhóm nghiên cứu kim loại nặng
đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm việc và nghiên cứu tại trung tâm
Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD).
Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Môi trường –
Trường Đại học KHTN – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giảng dạy và truyền đạt
những kiến thức bổ ích cần thiết để sử dụng trong luận văn cũng như trong các
nghiên cứu sau này.
Xin được cảm ơn sự hỗ trợ về kinh phí của đề tài hợp tác giữa trường Đại
học Tổng hợp Columbia, Mỹ với Trung tâm nghiên cứu Công nghệ Môi trường và
Phát triển Bền vững, trường Đại học Khoa học Tự nhiên về vấn đề “Đánh giá sự
bền vững của các nguồn nước ngầm: kết hợp giữa đào tạo và nghiên cứu (PEER
Grant 544)” tại Việt Nam.
Học viên: Bùi Văn Minh


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG................................................................................................ ii
DANH MỤC HÌNH................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT............................................... iv
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN................................................................................. 3
1.1. Một số quá trình thành tạo nước ngầm................................................................3
1.2. Thành phần hóa học cơ bản của nước ngầm.......................................................8
1.3. Nguy cơ ô nhiễm nước ngầm trên thế giới và tại Việt Nam..............................13
1.3.1. Trên thế giới................................................................................................... 13
1.3.2. Việt Nam.......................................................................................................19
CHƢƠNG 2 – MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
....................................................................................................................................... 25
2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu.....................................................................25
2.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu....................................................................26
2.3. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................27
2.3.1. Phương pháp lấy mẫu....................................................................................27
2.3.2. Các phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm.....................................30
2.3.3. Phương pháp xử lí số liệu.............................................................................. 31
2.4. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất............................................................................32
CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................... 35
3.1. Khảo sát hàm lượng các nguyên tố đa lượng trong nước ngầm khu vực
Đông Nam Hà Nội.................................................................................................35
3.2. Khảo sát hàm lượng các thành phần vi lượng trong nước ngầm khu vực
Đông Nam Hà Nội.................................................................................................41
KẾT LUẬN............................................................................................................ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 54
PHỤ LỤC

i


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Giới hạn cho phép một số thành phần vi lượng trong nước ngầm theo các tiêu
chuẩn Việt Nam.............................................................................................................11

Bảng 1.2. Tiêu chuẩn đối với một số thành phần nước uống và sự đóng góp của nước
uống cho lượng đi vào của các nguyên tố dinh dưỡng...................................................12


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ phân bố của As trong nước ngầm ở các giếng có độ sâu < 150m vùng
Băng-la-đét....................................................................................................................14
Hình 1.2. Ơ nhiễm asen trong nước giếng khoan tại đồng bằng sơng Hồng............21
Hình 2.1. Sơ đồ các điểm lấy mẫu khu vực phía Đơng Nam Hà Nội......................25
Hình 2.2. Đo các giá trị DO, Eh, Ec, T0, pH ngay tại hiện trường.............................27
Hình 2.3. Lọc mẫu nước phân tích cation tại hiện trường........................................28
Hình 2.4. Lấy mẫu và bảo quản lạnh mẫu DOC ngay tại hiện trường.....................29
Hình 2.5 Một số thiết bị phân tích trong phịng thí nghiệm.....................................32
Hình 3.1. Biểu đồ Piper biểu diễn nồng độ của các cation và anion chính trong nước
ngầm khu vực nghiên cứu..............................................................................................35
Hình 3.2. Biểu đồ surfer biểu diễn sự phân bố của các cation chính trong nước ngầm
khu vực Đông Nam Hà Nội.......................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3. Biểu đồ surfer biểu diễn sự phân bố của các anion chính trong nước ngầm
khu vực Đơng Nam Hà Nội......................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4. Biểu đồ surfer biểu diễn Độ dẫn điện (Ec) và Thế oxy hóa – khử (Eh) khu
vực Đơng Nam Hà Nội.............................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Biểu đồ surfer biểu diễn phân bố As, Fe, Mn, PO4 trong nước ngầm khu
vực Đông Nam Hà Nội.............................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6. Biểu đồ surfer biểu diễn phân bố amoni và DOC trong nước ngầm khu vực
Đông Nam Hà Nội....................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7. Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ và các quá trình xảy ra trong điều kiện khử
....................................................................................................................................... 49


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Asen

: As

Amoni

: NH4

Ascorbic

: C6H8O4

Ascorbate

: C6H7NaO6

Axit formic

: HCOOH

Amonium oxalate

: (NH4)2C2O4

As (T)

: Asen tổng

DOC

: Cacbon hữu cơ hòa tan

Fe (T)

: Sắt tổng

GC – 2014

: Sắc kí khí

TOC

: Tổng cacbon hữu cơ hịa tan

UV-Vis

: Quang phổ hấp thụ phân tử
vùng tử ngoại và khả kiến

WHO

: Tổ chức y tế thế giới


MỞ ĐẦU
Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng
dân cư trên thế giới. Nhưng tình trạng ơ nhiễm nước ngầm đang là vấn đề đáng báo
động cho toàn nhân loại, là vấn đề mang tính thời sự của các quốc gia, các tổ chức bảo
vệ mơi trường trên tồn thế giới.
Vấn đề nước sạch cũng sẽ là một trong số những vấn đề lớn nhất về tài nguyên

toàn cầu trong những thập niên tới. Một tỷ người khơng có nước uống sạch từ các
nguồn công cộng trong năm 2003. Khoảng 2-7 tỷ người sẽ sống ở những đất nước khan
hiếm nước vào những năm giữa của thế kỉ này. Gần đây, theo ước tính thì sự thay đổi
khí hậu sẽ làm tăng vấn đề thiếu nước toàn cầu lên khoảng 20%. Sự thiếu nước sạch đưa
ra một vấn đề toàn cầu và đòi hỏi nhiều sự nỗ lực để đảm bảo chất lượng nước uống tốt
cho toàn nhân loại. Nhiều nguồn nước uống được lấy từ nước bề mặt nhưng ở những
nước đang phát triển thì nước ngầm thường được ưa dùng hơn vì nó ít cần xử lý và có
chất lượng về mặt vi sinh tốt hơn, điều này sẽ hạn chế sự lây lan các bệnh từ nước như
dịch tả [20].
Ở Việt Nam hiện nay, nguồn nước ngầm chiếm 35-50% tổng lượng nước cấp sinh
hoạt cho các đô thị trên toàn quốc, nhưng đang suy giảm trữ lượng đồng thời bị ô nhiễm
nghiêm trọng. Nhiều nơi, nguồn nước ngầm đang phải đối mặt với vấn đề xâm nhập
mặn trên diện rộng, ô nhiễm vi sinh, ô nhiễm kim loại nặng như Hà Nội, thành phố Hồ
Chí Minh do khoan nước dưới đất thiếu quy hoạch và khơng có kế hoạch bảo vệ nguồn
nước. Vấn đề đáng báo động là nguồn nước dưới đất của Việt Nam đang đối mặt với
dấu hiệu ô nhiễm coliform vượt quy chuẩn cho phép từ hàng trăm đến hàng nghìn lần.
Tình trạng ơ nhiễm photphat, các kim loại nặng như Fe, As, Mn, Pb,... cũng có xu
hướng tăng nhanh theo thời gian [7]
Đồng bằng sông Hồng là một trong hai đồng bằng lớn nhất và quan trọng nhất ở Việt
Nam. Khai thác nước ngầm ở đồng bằng sông Hồng được tiến hành cách đây hàng trăm
năm. Hiện tại, với sự phát triển bùng nổ về dân số và kinh tế, hàng triệu m 3 nước ngầm
được khai thác mỗi ngày ở đồng bằng sông Hồng để cung cấp nước ăn uống và sinh
hoạt cho hàng triệu người dân với hai hình thức khai thác chính: khai thác tập trung bởi
nhà máy nước với số lượng lớn và khai thác đơn lẻ bởi các

1


hộ dân. Lưu lượng khai thác tập trung nước ngầm bình quân tăng nhanh theo thời gian.
Mặt khác, việc khai thác nước đơn lẻ bởi các hộ dân đang tồn tại phổ biến. Chính vì thế

mà nước ngầm ở đây ngày càng suy giảm mạnh về cả số lượng lẫn chất lượng.
Khu vực phía Đơng Nam Hà Nội nằm ở hạ lưu sông Hồng, là nơi tập trung dân cư
đông đúc, việc khai thác nước ngầm đang diễn ra một cách ồ ạt đã gây ra nhiều tác hại.
Nhất là làm hạ thấp mực nước và nhiễm bẩn nguồn nước [6]. Hiện nay đã có một số
cơng trình nghiên cứu về khả năng ô nhiễm bởi các kim loại (Hg, As, Mn, Ni, Cr…),
các yếu tố độc hại, dư lượng thuốc trừ sâu, nhiễm bẩn vi sinh ở vùng này. Nhưng hiện
trạng ô nhiễm nước ngầm ở đây chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ và chi tiết.
Chính vì những lý do trên mà chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Khảo sát sự phân
bố của một số thành phần hóa học trong nước ngầm khu vực Đơng Nam Hà Nội”.
Các nội dung chính đã được tiến hành:
1. Khảo sát hàm lượng các thành phần đa lượng như: Ca, Mg, Na, K, HCO 3-,
Cl, SO42-, NO3- từ đó nhận xét về cấu trúc, nguồn gốc chủ yếu của nước ngầm
khu vực nghiên cứu.
2. Khảo sát hàm lượng các thành phần vi lượng: Fe, As, Mn, PO 43-, NH4+, DOC,
từ đó nhận xét về hiện trạng và nguyên nhân liên quan đến sự hình thành các
ơ nhiễm.
Luận văn được thực hiện trong khuôn khổ đề tài hợp tác giữa trường Đại học Tổng
hợp Columbia, Mỹ với Trung tâm CETASD về vấn đề “Đánh giá sự bền vững của các
nguồn nước ngầm: kết hợp giữa đào tạo và nghiên cứu (PEER Grant 544)”. Các kết quả
của luận văn đã được trình bày poster tại hội nghị Khoa học lần thứ 8, trường Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, tháng 9/2014.


Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
1.1.

Mợt sớ q trình thành tạo nƣớc ngầm

Nước ngầm (nước dưới đất) 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 với tầng đá mẹ. Đây là loại nước tự nhiên có 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 [9].
Hiện nay, người ta chia nước ngầm theo nguồn gốc và điều kiện hình thành thành
phần hóa học trong q trình phát triển địa chất vỏ Trái Đất, thường gồm một số loại
như sau:
 Nước có nguồn gốc khí quyển (nước ngấm, nước rửa lũa)
 Nước có nguồn gốc biển (nước trầm tích)
 Nước nguồn gốc macma (nước nguyên sinh)
 Nước có nguồn gốc biến chất (nước tái sinh, nước khử Hyđrat)
Sự hình thành các thành phần hoá học của nước ngầm 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 Quả Đất được chia
thành hai nhóm khác nhau về căn bản, đó là nhân tố bên trong và các nhân tố bên ngoài.
Các nhân tố bên trong, hay các nhân tố hóa lý, có liên quan đến bản chất hóa học của
các nguyên tử, phân tử, ion của các ngun 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 các nguyên tố trong vỏ Trái Đất và sự tồn tại các quy luật chung trong sự hình
thành thành phần của nước ngầm. Các nhân tố bên ngồi ảnh hưởng đến sự thành tạo
thành phần hóa học của nước dưới đất. Thuộc nhóm nhân tố này có thể bao gồm: Các
nhân tố địa lý tự nhiên, địa chất, địa mạo, địa chất thủy văn, địa nhiệt, địa sinh vật [8]


Một số loại mơi trường thủy địa hóa để tạo thành thành phần hóa học của nước
ngầm 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. Các khí này khi đi vào nước dưới đất trong những điều kiện địa
chất thuận lợi cùng với sự ngấm của nước. Oxy tự do là chất oxy hóa quan trọng nhất.

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, giới hạn dưới và giới hạn trên của đới oxy hóa cũng được phân biệt khá rõ ràng.
Giới hạn dưới được đặc trưng bởi các thông số sau: E h = + 250 mV khi pH = 5,5–8,5 và
hàm lượng trung bình của oxy tự do trong nước khoảng 3,5 mg/L. Cịn giới 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 [8]. Mơi trường oxy hóa chủ yếu chiếm phần trên cùng của vỏ Trái
Đất, trong một khu vực có thể ăn sâu xuống 1000m. Nước của mơi trường oxy hóa
thường có độ khống hóa thấp thành phần bicacbonat, sunfat, với độ pH biến đổi từ 2-9
(thông thường 6– 8) [8].
Môi trường khử oxy có liên quan đến các khí có nguồn gốc sinh hóa: CH 4, 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 H 2S 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 H 2S mà suy ra: môi
trường khử yếu (hàm lượng H2S = 7–10 mg/L, Eh 0 mV),
mơi trường khử trung bình và mơi 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.
Mơi trường biến chất do sự có mặt của các khí có nguồn gốc biến chất: O 2, H2S, H2,
CH4, CO2, N2, HCl, HF, NH3, SO2. Các khí này được thoát ra từ các đá dưới tác dụng
của nhiệt độ cao. Thường các khí có nguồn gốc biến chất đặc trưng cho các vùng hoạt
động núi lửa hay macma trẻ. Trong những vùng này nước dưới đất


thường được bão hịa khí CO2. Các khí có nguồn gốc biến chất thường dịch chuyển
trong các miền phát triển mơi trường khử và thậm chí cả trong mơi trường oxy hóa.
Các q trình hình thành các thành phần hố học trong nước xảy ra rất phức tạp, tuỳ
thuộc vào lịch sử phát triển địa chất của từng khu vực nhất định, các q 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:[8].
Q trình rửa, lũa và hồ tan
Rửa lũa là q trình chuyển vào dung dịch một nguyên tố hay thành phần nào đó từ
các khống vật mà khơng làm phá huỷ mạng tinh thể của chúng. Cịn hồ tan là quá
trình chuyển vào dung dịch các nguyên tố hay thành phần của các khống vật nhưng có
sự phá huỷ hồn tồn mạng tinh thể của chúng. Hai q trình này rất gần gũi nhau,
nhưng thực ra về bản chất của chúng rất khác nhau.
Đặc điểm thạch học của đá 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 NaCl, Na 2SO4,
MgSO4, CaSO4, và các muối cacbonat canxi và magiê. Độ muối của đá có ảnh hưởng rất
lớn đến thành phần của nước. Khi trong đá có chứa NaCl thì trong q trình hịa tan và
rửa lũa sẽ tạo nên nước có thành phần cloruanatri. Nếu đá có chứa Na 2SO4.10H2O thì
nước có thành phần sunfat natri. Đá có chứa CaSO 4.2H2O là nước sunfat canxi. Đối với
đá macma, quá trình rửa lũa xảy ra rất khó khăn, chúng phải trải qua q trình phong
hóa hóa học phức tạp và lâu dài. Cịn trong những vùng chứa các đá khống hóa sunfua,
dưới tác dụng của nước có hịa tan oxy sẽ xảy ra oxy hóa khống tạo ra các sunfat kim
loại, độ pH của nước giảm xuống (từ 6,9 đến 2,9) đồng thời tăng hàm lượng SO 42-, Fe2+,
Cu2+ và các kim loại khác vào nước.
Quá trình rửa lũa thường xảy ra đồng thời với quá trình khác như quá trình hỗn hợp
nước, lắng đọng muối, cô đặc khuếch tán, trao đổi các cation và vi sinh vật.
Quá trình hỗn hợp nước
Sự hỗn hợp các loại nước có độ khống hóa khác nhau và thành phần hóa học
khơng đồng nhất thường rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng có thể tạo nên các hỗn hợp
nước có nguồn gốc khác nhau. Đây là một quá trình hố lý phức tạp chúng có


đặc điểm riêng tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà chúng ta cần phải phân tích sâu sắc.
Sự hỗn hợp nước thường kèm theo quá trình lắng đọng cacbonat canxi, magiê, sắt, thạch
cao, silic.

Quá trình lắng đọng muối
Sự lắng đọng muối xảy ra khi các điều kiện nhiệt động thay đổi. Q 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 hoá giữa các thành phần của hệ thống. Xảy ra hiện tượng thốt khí do biến đổi
từ dạng hoà tan thành dạng tự do và lắng đọng trầm tích.
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑
hoặc

Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + H2O + CO2↑

Quá trình lắng đọng muối xảy ra cho đến khi đạt được cân bằng thủy địa hóa mới.
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.
Sự hình thành nước có thành phần hóa học khác nhau tùy thuộc vào thành phần của
nước ban đầu bị bốc hơi và mức độ cơ đặc của nó, những chỉ tiêu này phụ thuộc vào
thành phần và thứ tự các muối khống lắng đọng trong kết tủa.
Hiện tượng cơ đặc nước trực tiếp xảy ra ở những khu vực có khí hậu khơ với những
tầng nước ngầm nơng (nhỏ hơn 3m) 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 khoáng hoá của nước ngầm, kết hợp với các quá trình tự nhiên khác sẽ tạo nên nước
ngầm có thành phần đa dạng.
Q trình khuếch tán
Là q trình 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 hoà tan trong toàn bộ thể tích của hệ thống nước ngầm, đồng thời
làm giảm lượng muối khuếch tán trong đá.
Quá trình trao đổi cation
Quá trình này xảy ra có liên quan đến khả năng hấp phụ hoá 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. Các ion Ca 2+, Mg2+, K+, Na+, H+, NH4+… là
những ion có khả năng trao đổi cation. Trong đó, số lượng cation trao đổi lớn nhất là
Ca2+, Mg2+, Na+ và H+.
Tốc độ của phản ứng trao đổi rất lớn. Các phản ứng trao đổi đạt đến trạng thái cân
bằng sau khoảng thời gian có thể tính được bằng một vài ngày. Nhiều kết quả thực
nghiệm đã chứng minh quá trình trao đổi cation có ý nghĩa quan trọng trong điều kiện
phân bố rộng rãi của các trầm tích loại sét và á sét; tùy thuộc vào nhiều yếu tố, khi trao
đổi sẽ xuất hiện các loại nước có nguồn gốc khác nhau với sự thay đổi mạnh mẽ độ
khống hóa và thành phần hóa học của nước ngầm ở các khu vực cụ thể.
Các quá trình vi sinh vật
Các quá trình vi sinh vật có ý nghĩa vơ 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 mơi
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.
Những nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng vi sinh vật 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.
Đới giàu các loài vi khuẩn là đới thổ nhưỡng trên, chiều sâu từ 0,5–1,5m, ở đây xảy
ra quá trình hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Dưới đới này là đới phong hóa các
đá, tồn tại nhiều loại vi khuẩn. Trong các tầng sâu hơn chủ yếu là sự hoạt động của các
vi khuẩn yếm khí (hoạt động của chúng xảy ra trong môi trường khử).
Các vi khuẩn tham gia các q trình chuyển hóa lưu huỳnh, sắt, chúng là các vi sinh
vật háo khí. Các vi khuẩn khử sunphát, khử nitrat và nitrit… thì cần có chất hữu cơ để
sinh sống, là các vi sinh vật yếm khí, kết quả của quá trình khử sẽ tiêu hao các chất hữu

cơ và nước, tăng thêm lượng nitơ và cacbonic có nguồn gốc vi sinh vật.


Ngồi những q trình đa dạng đã nêu trên cịn có q trình macma, biến chất, khử
hydrat của khống vật, hydrat hóa các khống vật… cũng có vai trị nhất định trong quá
trình hình thành nên sự đa dạng và phức tạp trong thành phần nước ngầm. Để hiểu rõ
thành phần hóa học cơ bản có trong nước ngầm chúng ta sẽ tìm hiểu ở phần tiếp theo.
1.2.

Thành phần hóa học cơ bản của nƣớc ngầm

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.
Thành phần trong nước ngầm thường được chia 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. Trong đó, các tính chất cơ bản và trạng
thái tồn tại hoá học 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
chất khí hoà tan: O2, CO2, H2S, H2, CH4, N2 và các khí hiếm [9]
Trong phân tích hóa học nước ngầm, người ta thường dựa trên 11 chỉ tiêu cơ bản:
nhiệt độ, Ec, pH, 4 cation chính (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) và 4 anion chính (Cl-, HCO3-,
SO42-, NO3-). Các chỉ tiêu này dễ bị thay đổi về nồng độ nhưng là những thơng số chính
để đánh giá thành phần cơ bản nhất của nước ngầm [20]
Nhìn chung, các yếu tố nhiệt độ (t o), độ dẫn điện (Ec), pH ảnh hưởng rất lớn đến
các thành phần hóa học trong nước ngầm và chúng thường mang những đặc trưng cơ
bản sau: Nhiệt độ của nước ngầm phía trên gần mặt đất thường thay đổi tùy thuộc vào
các điều kiện khí hậu, địa chất thủy văn và các điều kiện khác. Thông thường nhiệt độ
tăng lên thì tốc độ khuếch tán, mức độ hịa tan của các muối tăng lên và độ hòa tan khí
trong nước giảm đi. Trong điều kiện Việt Nam, nhiệt độ thường biến đổi trong phạm vi
từ 18-200C đến 26-280C [8]. Độ dẫn điện có trong nước do nước có các dung dịch điện

li. Đây là thông số đặc trưng cho tổng hàm lượng các chất vơ cơ hịa tan trong nước, nó
tỉ lệ thuận với lượng muối hịa tan trong nước, độ hịa tan càng lớn thì độ dẫn điện càng
cao [9]. pH là chỉ số đặc trưng bằng hoạt tính hay nồng độ của ion Hidro trong nước.
Đối với nước dưới đất pH có thể thay đổi trong khoảng từ 1,8 - 11 (thông thường từ 5 8) [8].


Các ion cơ bản của nước dưới đất cũng mang những đặc điểm riêng, có thể tóm tắt
một số điểm chính:
Cl- là ion phổ biến rộng rãi trong nước dưới đất, đặc biệt là phức hệ chứa nước sâu.
Nó có mặt trong nước dưới đất có thể do: nguồn gốc biển cổ, sự hòa tan của các muối
mỏ, nguồn cung cấp từ khí quyển, các vùng gần bờ biển và đại dương. Ion này ít có khả
năng trao đổi, hấp phụ và tác dụng lên các yếu tố sinh vật. Ion này tương đối ổn định
trong nước ngầm. Thông thường nước dưới đất dùng để ăn uống thì lượng clo không
được quá 400mg/l (theo quy chuẩn của bộ y tế) [8] và theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về chất lượng nước ngầm thì hàm lượng Cl- khơng được q 250mg/l [1]
SO42- cũng tương đối phổ biến trong nước dưới đất, nhất là trong nước khống hóa
yếu. Hàm lượng của nó bị giới hạn khi có mặt của Ca 2+ vì tạo kết tủa CaSO4. SO42- tích
tụ trong nước do sự hồ tan thạch cao, anhydrit, sự ơxy hố các hợp chất lưu huỳnh, các
khoáng vật sunfua khác [8]. Theo Quy chuẩn của bộ y tế thì hàm lượng SO42- trong nước
ăn khơng q 250 mg/l [3] cịn theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
ngầm thì hàm lượng này không quá 400mg/l [1].
Các ion HCO3-, CO32- phân bố phổ biến trong nước nhạt và nước hơi mặn dưới đất,
đặc biệt là hàm lượng HCO3- phân bố rộng rãi trong nước ngầm hơi mặn. Hiện nay chưa
có quy chuẩn quy định hàm lượng các ion này trong nước ngầm. Ion HCO 3- có trong
nước dưới đất chủ yếu do sự rửa lũa đá vôi, đolômit, đá sét vơi khi trong nước có khí
CO2. Cịn ion CO32- rất ít tồn tại trong nước ngầm hoặc tồn tại chỉ với lượng rất nhỏ so
với ion HCO3-, vì vậy khi nghiên cứu nước ngầm người ta thường quan tâm chủ yếu là
hàm lượng HCO3- [8].
Na+ là ion phổ biến nhất và rộng rãi trong nước dưới đất, nhất là trong hệ nước tầng
sâu (Pleistocen). Nguồn cung cấp ion natri trong nước ngầm chủ yếu là nước biển và đại

dương, trong q trình phong hóa đá xâm nhập, sự hịa tan của các vỉa muối, phản ứng
trao đổi ion. Nước ăn uống quy định hàm lượng ion natri không quá 200mg/l (theo quy
chuẩn của bộ y tế) [3].
K+ thường ít gặp trong nước ngầm do tham gia vào quá trình tạo khống vật thứ
sinh, cịn một số lượng lớn bị các vật hút đi và dễ dàng bị các đá sét hấp phụ. Nguồn
kali trong nước ngầm do quá trình phong hóa đá xâm nhập và do các khống vật có
chứa kali, sự hòa tan muối kali.


Mg2+ thường gặp trong nước ngầm với hàm lượng thấp. Ion này có trong nước
ngầm liên quan tới nước biển hoặc từ khí quyển, do kết quả phân huỷ khống vật chứa
Mg và rửa lũa Dolomit.
Ion Ca2+ thường gặp trong nước ngầm với các độ khống hóa khác nhau. Nó thường
tạo nên các hợp chất với ion cacbonat hoặc ion sunfat và với ion clo. Sự có mặt của Ca 2+
trong nước ngầm là do q trình phong hóa đá xâm nhập, đặc biệt là sự rửa lũa đá vôi,
đôlomit, thạch cao và anhydrit.
Ngoài các thành phần chủ yếu kể trên, trong nước ngầm cịn có mặt một số thành
phần đóng vai trị thứ yếu trong sự tạo thành thành phần hóa học của nước:
Các hợp chất của nitơ: Nitrit (NO 2-) phân bố rộng rãi nhưng với hàm lượng nhỏ,
được tạo thành do ơxy hố các hợp chất amơniac, sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ hoặc
do sự khử nitrat. Nitrat (NO3-) có mặt trong nước ngầm chứng tỏ sự ơxy hố hồn tồn
các hợp chất hữu cơ chứa nitơ. Các muối nitrat gặp trong nước ngầm với một lượng
nhỏ. Một số nghiên cứu trên thế giới, khi nghiên cứu thành phần nước ngầm thì đây
được xem là ion chính để đánh giá nước ngầm, hàm lượng của nó ít thay đổi [20], hàm
lượng NO3- cho phép trong nước ăn không quá 50 mg/l
[3] trong nước ngầm không q 15 mg/l [1]. Cịn NH4+ (amơn) được tạo thành do các
q trình hố học và sinh hố, có sự tham gia của vi khuẩn khử nitrit trong điều kiện
hiếm khí. Sự có mặt của ion này có nguồn gốc hữu cơ chứng tỏ có sự phân hủy các chất
hữu cơ có nitơ, đó là dấu hiệu nhiễm bẩn của nước. [8].
Đối với Silic, do độ hồ tan các khống vật silicat và muối silic thấp nên hàm lượng

trong nước tương đối nhỏ, thường tồn tại trong nước ngầm ở dạng oxit silic và axit
silixic [9]. Do vậy, hiện nay cũng chưa có quy chuẩn nào quy định hàm lượng silic trong
nước ngầm.
Sắt trong nước ngầm thường tồn tại ở dạng ôxit Fe 2+, Fe3+, các hợp chất này không
bền khi gặp ôxy sẽ chuyển thành các hydrôxit kết tủa. Sự có mặt các hợp chất sắt trong
nước cao sẽ làm cho nước có mùi tanh khó chịu. Nếu nước ngầm chứa nhiều sắt thì sẽ
khơng thể sử dụng để sản xuất [8]. Trong nước ăn uống, tổng hàm lượng sắt cho phép
nhỏ hơn 0,3 mg/l [3], còn trong nước ngầm thì hàm lượng này khơng q 5 mg/l [1]


Các yếu tố vi lượng và khí hịa tan trong nước khơng quyết định kiểu hố học
nhưng ảnh hưởng rất lớn đến tính chất đặc trưng cho thành phần của nước. Do nước
ngầm thường nghèo oxi và giàu CO2 hơn nước mặt, vì vậy có thể gặp nhiều trường hợp
nước ngầm có mơi trường khử (pH, Eh thấp) do đó có hàm lượng đáng kể các kim loại
vi lượng [9]. Các vi nguyên tố gồm: Li, B, F, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Br,
Sr…. Dưới đây là bảng giới thiệu hàm lượng cho phép của một số nguyên tố vi lượng
có trong nước ngầm theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước ăn uống (QCVN
01:2009/BYT) và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm (QCVN
09:2008/BTNMT):
Bảng 1.1. Giới hạn cho phép một số thành phần vi lƣợng trong nƣớc ngầm
theo các tiêu chuẩn Việt Nam [1][3]
TT

Thông số

Đơn vị Quy chuẩn về nước
ăn uống (QCVN
01:2009/BYT)
mg/l
0,01

1

Asen (As)

2

Sắt (Fe)

mg/l

0,3

5

3

Mangan (Mn)

mg/l

0,3

0,5

4

Amoni (NH4)

mg/l

3

0,1

5

Flo (F)

mg/l

1,5

1

Quy chuẩn về nước
ngầm (QCVN
09:2008/BTNMT)
0,05

Bên cạnh đó, cịn có hàm lượng nhỏ các khí như: CH 4, H2S, các khí hiếm (Heli,
hidro, neon, krypton), các khí này có thể từ sự phân hủy yếm khí chất hữu cơ trong đất
hoặc từ rất sâu (từ manti) đi lên theo các khe nứt kiến tạo, hòa tan vào nước. Ngồi ra
trong nước ngầm cịn có các ngun tố phóng xạ, một ít các vật chất hữu cơ (các axit
humic, bitum, fenon, cacbon hữu cơ, nitơ hữu cơ) và vi sinh vật do chất hữu cơ có trong
nước mặt đã được keo hấp thụ trong quá trình nước ngấm qua các tầng đất [8].
Thực ra, các giới hạn về mặt định lượng của các thành phần hóa học trong nước
ngầm nêu trên cũng chỉ có giá trị tương đối, vì đơi khi trong thực tế cũng có thể gặp các
vi nguyên tố có hàm lượng lớn nhiều lần so với quy định [9]

Các nghiên cứu trên thế giới cũng đã chỉ ra được một số thành phần hóa học
trong nước ngầm kể cả thành phần đa lượng lẫn thành phần vi lượng có vai trị quan
trọng đối với con người. Qua đó cũng đã quy định được mức độ giới hạn của một số
thơng số có trong nước ngầm. Dưới đây là bảng tiêu chuẩn giới hạn nước uống của các
nước Châu Âu [20]
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn đối với một số thành phần nƣớc ́ng và sự đóng góp
của nƣớc ́ng cho lƣợng đi vào của các ngun tớ dinh dƣỡng
Thành
phần
Mg2+
Na+
Cl

–

Sự đóng góp vào

Nồng độ tối đa

lượng khống
cần thiết (%)
3–10
1–4

cho phép
(mg/ L)
50
200

2–15

250

Có vị, an toàn khi < 600 mg/L

250

bệnh tiêu chảy

50

bệnh da xanh ở trẻ nhỏ

SO42NO3
NO2

–
–

Ghi chú
Mg/SO4 bệnh tiêu chảy

0,5
0,1

PO43F

10–50

1,5

thấp hơn khi dùng lượng lớn nước

As

30

0,01

bệnh chân đen, ung thư da

–

Se
Al

0,01
.....

Mn
Fe
Ni

0,2

axit hóa/Al–tạo kết tủa bông

0,05
0,2

0,02

gây dị ứng

Cu

6–10

2

3 mg/L trong hệ thống ống dẫn mới

Zn

không đáng kể

0,1

5 mg/L trong hệ thống ống dẫn mới

Cd
Pb
Cr
Hg

.......
......
20–30

0,005

0,01
0,05
0,001


Qua đây, chúng ta thấy được sự đóng góp của các thành phần hóa học nước ngầm
trong nước uống với lượng nguyên tố dinh dưỡng hàng ngày vào cơ thể là khơng hồn
tồn giống nhau. Chính những yếu tố này đã ảnh hưởng trực tiếp đến các trạng thái khác
nhau của cơ thể con người. Ví dụ đối với Na +, lượng đi vào qua nước uống là khơng
nhiều vì lượng Na+ đi vào chủ yếu là do muối NaCl từ thức ăn. Tuy nhiên đối với F - và
As, lượng vào qua nước uống là chủ yếu và hàm lượng quá cao của hai nguyên tố này
có ảnh hướng xấu tới sức khỏe của hàng triệu người từ nhiều khu vực trên thế giới.
Nhiều F- quá dẫn đến sự biến dạng xương gây đau đớn. Đây là bệnh phổ biến ở những
đất nước vùng thung lũng châu Phi như Kenya và Ethiopia, nơi mà nguồn núi lửa tạo ra
F- là quan trọng, ở Ấn Độ và Tây Phi muối và khống trầm tích có chứa F - là nguồn
ngun thủy. Riêng ở Ấn Độ khoảng 67 triệu người đang gặp phải những rủi ro từ flo
[20].
Hiện nay, các thành phần của nước ngầm đang ngày bị biến đổi theo chiều hướng
xấu với nhiều nguyên nhân khác nhau. Trong đó, tác động con người thông qua việc
khai thác các nguồn nước ngầm phục vụ cho các mục đích khác nhau cũng là một trong
những nguyên nhân góp phần vào nguy cơ làm cho nước ngầm ngày càng ô nhiễm. Cụ
thể chúng ta sẽ bàn luận ở phần tiếp theo.
1.3.

Nguy cơ ô nhiễm nƣớc ngầm trên thế giới và tại Việt Nam

1.3.1. Trên thế giới
Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng
dân cư trên thế giới. Vì thế, ơ nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng
mơi trường sống của con người. Nhưng hiện nay, hầu hết nguồn nước ngầm trên thế giới

đang có nguy cơ ơ nhiễm nghiêm trọng.
Nguy cơ ô nhiễm nước ngầm được thể hiện rõ khi nó có những thay đổi về mặt
hóa tính theo chiều hướng xấu, một số muối có độc tính cao, các chất hữu cơ, vi khuẩn,
các nguyên tố kim loại nặng xuất hiện ngày càng nhiều trong nước ngầm: Chì (pb),
Đồng (Cu), Thủy Ngân (Hg), Asen (As), Crom (Cr), Mangan (Mn)... những chất này có
nguồn gốc từ chất thải, nước thải cơng nghiệp, sinh hoạt và việc dùng phân hóa học,
thuốc trừ sâu quá nhiều trong nông nghiệp. Bên cạnh đó là việc


khai thác nước ngầm quá mức cũng làm tăng quá trình xâm nhập các chất ơ nhiễm đi
vào nước ngầm, làm suy giảm chất lượng nước ngầm ngày càng nghiêm trọng.
Theo nghiên cứu của Smedley và D.G.Kinniburgh trong những năm gần đây, ô
nhiễm kim loại nặng được phát hiện ngày càng nhiều trong nước ngầm ở nhiều nơi trên
thế giới như Achentina, Mêhicô, Chilê, Hungary, Rumani, Mỹ, Đài Loan, Trung Quốc,
Ấn Độ, Băng-la-đét, Nê-pan, Myanma, Việt Nam với nồng độ từ vài trăm đến hơn 1000
µg/L.Trong đó các tầng chứa nước vùng châu thổ Băng-la-đét và Tây Bengal có mức độ
nghiêm trọng nhất trên toàn cầu và tăng theo thời gian. Nước ngầm những vùng này có
nồng độ As dao động trong một khoảng rộng từ < 0,5 đến 3200 µg/L. Trong đó 27%
giếng có độ sâu <150 m thuộc tầng Holocen ở Băng-la- đét có chứa nồng độ As hơn 50
µg/L. Vùng bị ảnh hưởng xấu nhất là Đơng Nam Băng-la-đét (hình 1.2) nơi một vài
huyện có hơn 90% giếng bị nhiễm. Các hệ thống sông này bắt nguồn từ dãy núi
Himalaya và từ một số dãy núi khác vùng phía bắc và tây Tây Bengal.

Hình 1.1. Bản đồ phân bố của As trong nước ngầm ở các giếng có độ sâu < 150m
vùng Băng-la-đét [32]


Khơng những thế, trong nghiên cứu của ơng, ngồi As các nguyên tố khác cũng
được phát hiện với hàm lượng cao: Fe (> 0,2 mg/L), Mn (> 0,5 mg/L), HCO 3- (> 500
mg/L) và P (>0,5 mg/L). [32].

Một nghiên cứu khác ở Argentina cũng cho thấy có hàm lượng cao của các
nguyên tố có hại như As, F, NO 3–N, B, Mo, Se, U trong nước ngầm. Ở đây, hàm lượng
As hịa tan lên 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, NO 3–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 µg As/L (giá trị hướng dẫn của WHO) và 73% vượt q 50 µg As/L (tiêu chuẩn
của Argentina). Ngồi 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 NO 3–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 trị cao xuất phát từ sự bay hơi nước
dưới các điều kiện khơ 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). 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 các nguyên tố kim loại trong tầng ngậm nước với nồng độ
cao mà không bị rửa trôi. Đây là nguy cơ rất lớn ảnh hưởng đến việc tích lũy các kim
loại trong nước ngầm sau này [32].
Ở khu vực Nam và Đông Nam Á, theo nghiên cứu mới của Scoff Fendorf và
cộng sự (2008) được tiến hành ở một vùng đồng bằng châu thổ sông Mê-Kơng gần thủ
đơ Phnom Pênh, Căm-pu-chia với mục đích tìm hiểu các q trình thủy văn và sinh địa
hóa ảnh hưởng đến nồng độ hịa tan cũng như q trình linh động của các kim loại trong
tầng Holocen cũng đã cho thấy nồng độ As hòa tan thay đổi theo khơng gian, khoảng
trên 1300 µg/L trong nước ngầm đến 600 µg/L ở nước lỗ rỗng chiết từ lớp sét sát bề
mặt. Nước ngầm có nồng độ As cao có mơi trường khử với nồng độ O 2 không đáng kể
và nồng độ Fe (II), NH4+, C hữu cơ hòa tan cao. Ở môi trường gần bề mặt nhưng nằm
dưới các vùng ngập nước lâu dài, các chỉ thị này càng dễ nhận thấy. Còn Fredericks
(2004) đã kết hợp các số liệu về nồng độ As trong nước ngầm và biểu đồ địa chất các
lớp trầm tích bở rời đã tạo ra biểu đồ nguy


cơ ô nhiễm As ở Căm-pu-chia. Kết quả thu được cho thấy: nước ngầm ở khu vực có

nồng độ As nằm trong khoảng từ 1-1610 µg/L (trung bình 217 µg/L, n = 207). Thêm
vào đó, nồng độ As cao tương ứng với điều kiện khử trong tầng chứa nước, ở đó nồng
độ trung bình của NH4+ (6,0 mg/L), DOC (3,9 mg/L), Fe (2,8 mg/L), Mn (0,62 mg/L)
đều cao. Tác giả cũng tìm thấy mối tương quan thuận giữa As và NH 4+, DOC được xem
như là một bằng chứng cho thấy có sự khử hịa tan các khống oxit [22]. Ở Trung Quốc,
tác giả Huaming Guo (2008) cũng đã phát hiện thấy nồng độ các kim loại nặng ở tầng
chứa nước nơng lưu vực Hetao (vùng Nội Mơng). Trong đó, As nằm trong khoảng 0,6 –
572 µg/L, ion Fe đạt tới 5,9 mg/L (với 64% số mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép – 0,3
mg/L của Tổ chức Y tế Thế giới), Mn (đạt tới 1,27 mg/L), HCO 3- (cao nhất đạt 1600
mg/L), P (đạt tới 3,54 mg/L) và S2- (cao nhất đạt 0,12 mg/L), đồng thời nồng độ của
NO3- và SO42- thấp. Nồng độ SO42- thấp đi kèm với nồng độ S2- cao chứng tỏ rằng sự khử
SO42- đã xảy ra [25]. Như vậy có thể khẳng định mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong
nước ngầm ở khu vực này đang ở mức cao.
Nước ngầm cịn có nguy cơ ô nhiễm hữu cơ. Hiện nay trên thế giới, nguy cơ ơ
nhiễm các hợp chất hữu cơ nói chung được tìm thấy ở các nước có nền cơng nghiệp
phát triển và các nước thâm canh nông nghiệp lâu đời. Khi mà mỗi năm có khoảng
60.105 tấn các chất hữu cơ tổng hợp bao gồm các chất nhiên liệu, chất màu, thuốc trừ
sâu, thuốc kích thích tăng trưởng, các phụ gia trong dược phẩm thực phẩm được thải ra.
Các chất này không được xử lý kịp thời sẽ phát tán ra mơi trường hoặc bị chơn lấp,
ngấm theo dịng nước mưa, theo thời gian chúng sẽ được tích lũy và phân hủy, hòa lẫn
vào các dòng nước ngầm [16]. Hàm lượng DOC, amoni trong nước ngầm được tìm thấy
nhiều nhất ở các vùng thuộc châu Âu, bắc Mỹ và một số nước vùng châu Á như Trung
Quốc, Sri Lanka … Đặc biệt hàm lượng DOC thường xuyên được đề cập đến ở các
nghiên cứu của các nhà khoa học hiện nay trên thế giới về ô nhiễm hữu cơ trong nước tự
nhiên.
Phần lớn các nước hiện nay việc sử dụng các hợp chất như Urê, Amoniac và Nitrat
(UAN) đang phổ biến rộng rãi trong phân bón cho nơng nghiệp. Kết quả là nước ngầm
nhiễm NH4+, UAN ngày càng nặng nề hơn. Nguồn nước bị ô nhiễm như

vậy có thể được tìm thấy trong các khu thương mại sản xuất phân bón, trong các khu
vực lưu trữ và trong các vùng chứa nước xung quanh các khu vực nông nghiệp của Hoa
Kỳ, bao gồm bang Lowa, Illinois, Nebraska, Minnesota, Indiana, Texas và California, là
kết quả của các dịng chảy ngầm. Ở các vùng nơng nghiệp nước Mỹ, nước ngầm có
chứa amoni, UAN có thể được bơm từ mặt đất và sử dụng để tưới cây trồng, các hợp
chất chứa nitơ đang được phục vụ như là một nguồn phân bón cho các loại cây trồng.
Nghiên cứu trên một số vùng trồng hoa màu ở Lowa có lượng nước ngầm lên tới 105
mg/l NH4+, 89 mg/l Urê, ở Minnesota có tới 102 mg/l NH4+, 85 mg/l Urê, cịn ở Texas có
69 mg/l NH4+ và 120 mg/l Urê. Mặc dù ngành thủy lợi đã cảnh báo nguồn nước ngầm bị
ô nhiễm UAN rất cao, nhưng cũng chưa nêu ra được các giải pháp khả thi để thay thế
vấn đề này. Sự hiện diện của các hợp chất nitơ trong nước mặt có thể gây hại vì các hợp
chất nitơ phục vụ như là một nguồn dinh dưỡng cho thực vật phù du không mong muốn,
các loại vi khuẩn gây hại và có thể dẫn đến ơ nhiễm của nước, trong đó có hiện tượng
phú dưỡng. Ví dụ, amoniac ở nồng độ thấp cực kỳ độc hại cho cá. NH4+ trong nước
ngầm cũng có thể được chuyển hóa thành NO 3- , đây là dạng độc hại đối với trẻ sơ sinh.
Do đó, cần có một số giải pháp để xử lý nước mặt nhằm giảm nồng độ của các hợp chất
nitơ [30].
Qua các kết quả nghiên cứu của D.C Gooddy và K Hinsby thực hiện trên hơn
400 mẫu nước ngầm nồng độ tổng cacbon hữu cơ TOC bằng các mẫu không lọc, từ 8
quốc gia Liên minh Châu Âu (EU) là Bỉ, Đan Mạch, Anh, Estonia, Pháp, Ba Lan, Bồ
Đào Nha và Tây Ban Nha; trên khoảng 250 mẫu nước ngầm DOC đo bằng các mẫu lọc,
của 4 nước trong 8 nước này (Đan Mạch, Anh, Pháp, Ba Lan), cho thấy TOC có nồng
độ khoảng từ 0,1 - 59,4 mgC/l, trung bình là 2,7 mgC/L và DOC nằm trong khoảng 0,2
– 58,9 mgC/L, trung bình là 2,2 mgC/L, chứng tỏ giá trị cacbon hữu cơ trong tự nhiên
rất cao, đơi khi có thể được tìm thấy tại nơi có tầng nước ngầm còn nguyên thủy [23].
Các nước ở châu Á, lượng amoni và các hợp chất chứa nitơ khác cũng như DOC
cũng được tìm thấy rất nhiều trong các dịng nước thải được thải ra từ các khu cơng
nghiệp như nhà máy phân bón, nhà máy nhuộm, nhà máy thức ăn chăn nuôi, các nhà
máy điện, và các ngồn nước thải sinh hoạt của các khu chung cư lớn. Vì

nồng độ cao của các hợp chất nitơ, cacbon hữu cơ thấm vào từ chất thải theo thời gian
sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước ngầm. Theo dữ liệu của Viện Khoa học địa chất
Trung Quốc đã xác định khoảng 44% nước ngầm ở đồng bằng miền Bắc Trung Quốc,
gồm: Hà Bắc, Hà Nam, Sơn Đông, Bắc Kinh và Thiên Tân bị ô nhiễm amoni với những
mức độ khác nhau kèm theo đó hàm lượng DOC cũng được tìm thấy với giá trị cao
tương ứng. Nhất là ở Sơn Đông với lượng amoni lên tới 116 mg/l, DOC là 4,2 mgC/l; ở
Hà Bắc NH4+ là 108 mg/l, DOC cũng lên đến 3,6 mgC/l; còn ở Thiên Tân NH 4+ là 94
mg/l, và DOC là 3,2 mgC/l. Ngoài ra, nước mặt ở 57% địa điểm được theo dõi khắp
Trung Quốc bị nhiễm độc hoặc cực kỳ ô nhiễm các hợp chất chứa nitơ khác, kèm theo
đó là nồng độ cacbon hữu cơ tự nhiên cũng ở mức độ cao. Còn ở Sri Lanka, hiện có 14
trong số 25 quận huyện đang ở mức báo động về lượng amoni có trong nước ngầm được
nghiên cứu tại đây, trong đó vùng miền trung của Sri Lanka, một trong những vùng
trồng chè hàng đầu thế giới có nguy cơ ơ nhiễm amoni nặng nề nhất với nồng độ trung
bình là 121 mg/l, tiếp đó là thị trấn Chilaw ven biển phía Tây với hàm lượng amoni 97
mg/l và có nguy cơ tăng theo hàng năm. Đây là một trong những vấn đề nghiêm trọng
nhất ở Sri Lanka trong việc xử lý nước ngầm trước khi sinh hoạt và tưới tiêu cho nông
nghiệp, bảo vệ mơi trường [31]
Ngồi các nguy cơ trên nước ngầm cịn có thể bị nhiễm bẩn và nhiễm mặn. Đây
là khả năng ô nhiễm rất lớn và thường xuyên. Việc nước ngầm nhiễm bẩn là do các chất
thải và nước thải từ các bệnh viện, khu dân cư, chăn nuôi, phân động vật, vi sinh vật
gây bệnh sẽ theo nước ngấm xuống làm bẩn nguồn nước ngầm. Quá trình nhiễm mặn
nước ngầm thường ở vùng ven biển, độ dốc đường mặt nước thường có hướng dốc ra
biển nhưng thường rất nhỏ và ở sát bờ biển thì hướng của đường mặt nước thay đổi do
sự lên xuống của thủy triều. Trong điều kiện tự nhiên, nước biển có mật độ lớn hơn nên
thường nằm dưới lớp nước ngọt có mật độ nhỏ hơn. Khi khai thác nước ngầm cho các
mục đích kinh tế và sinh hoạt thì mặt tiếp xúc nó sẽ bị biến dạng. Trong thực tế, nước
ngọt và nước biển trộn lẫn vào nhau hình thành một vùng tiếp giáp chứ không phải
riêng nước mặn. Do việc bơm nước từ các bể chứa nước ngầm vùng ven biển lớn hơn
lượng cung cấp trở lại cho các bể