ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Văn Thùy Linh ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Văn Thùy Linh ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Văn Thùy Linh ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoáng vật học Địa hóa học Mã số : 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐẢN Hà Nội – Năm 2013 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết luận văn Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3 Mục tiêu đề tài Nội dung nghiên cứu Cơ sở số liệu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC 1.1 Nguồn gốc hình thành hợp chất Nito nước 1.2 Dạng tồn hợp chất Nitơ 1.3 Quá trình chuyển đổi hợp chất Nito môi trường 10 1.4 Ảnh hưởng hợp chất Nito người hệ sinh thái 13 1.5 Tình hình nghiên cứu nhiễm hợp chất Nito nước đất 14 CHƯƠNG : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI 17 2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 17 2.1.1 Vị trí địa lý 17 2.1.2 Đặc điểm địa hình 18 2.1.2 Đặc điểm khí hậu 18 2.1.3 Đặc điểm thủy văn 19 2.2 Đặc điểm dân cư, kinh tế - xã hội 23 2.3 Đặc điểm địa chất – địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 25 2.3.1 Đặc điểm địa chất 25 2.3.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 28 2.4 Hiện trạng khai thác xả thải nước đất 34 2.4.1 Hiện trạng khai thác sử dụng nước đất 34 2.4.1.1 Hình thức khai thác nước đất tập trung 34 2.4.1.2 Hình thức khai thác đơn lẻ 36 2.4.2 Hiện trạng xả thải 40 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Phương pháp nghiên cứu 44 3.1.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 44 3.1.2 Phương pháp phịng thí nghiệm 48 3.1.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 52 3.2 Cơ sở số liệu 54 CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 56 4.1 Thành phần nước đất 56 4.1.1 Thành phần nước đất tầng Holocen 56 4.1.2 Thành phần nước đất tầng Pleistocen 58 4.2 Thành phần nguyên tố vi lượng 60 4.2.1 Thành phần nguyên tố vi lượng tầng chứa nước qh 60 4.2.2 Thành phần nguyên tố vi lượng tầng chứa nước Pleistocen 61 4.3 Độ tổng khống hóa 62 4.4 Kiểu hóa học nước đất 63 4.4.1 Kiểu hóa học nước tầng Holocen 63 4.4.2 Kiểu hóa học nước tầng Pleistocen 64 CHƯƠNG 5: NGUỒN GỐC VÀ CƠ CHẾ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI 66 5.1 Đánh giá tình hình nhiễm hợp chất Nito NDĐ khu vực Hà Nội 66 5.1.1 Những vấn đề chung 66 5.1.1.1 Khái niệm 66 5.1.1.2 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn để đánh giá ô nhiễm 66 5.1.1.3 Phân loại mức độ ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 67 5.1.2 Đánh giá tình hình nhiễm hợp chất Nito NDĐ khu vực Hà Nội 68 5.1.2.1 Đánh giá chung 68 5.1.2.2 Đánh giá tình hình nhiễm hợp chất Nito nước đất vùng nghiên cứu 77 5.2 Nguồn gốc chế ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 89 5.2.1 Cơ sở việc sử dụng đồng vị 15N nghiên cứu xác định nguồn gốc hợp chất Nito 89 5.2.2 Nguồn gốc chế ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 90 5.2.2.1 Thành phần đồng vị 15N trầm tích 90 5.2.2.2 Thành phần đồng vị 15N nước đất 96 5.2.3 Nhận định xu phát triển mức độ ô nhiễm tương lai đề xuất số giải pháp khắc phục ô nhiễm 100 5.2.3.1 Nhận định xu phát triển mức độ ô nhiễm tương lai 100 5.2.3.2 Các giải pháp khắc phục ô nhiễm 101 KẾT LUẬN 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO .117 DANH MỤC HÌNH Hình : Chu trình chuyển hóa Nito mơi trường 13 Hình 2: Bản đồ hành khu vực nghiên cứu 17 Hình 3: Biểu đồ biểu diễn lượng mưa, bốc hàng năm trạm khí tượng Láng 19 Hình 4: Mực nước sông Hồng điểm PSH2 thời kỳ 1993 – 2011 20 Hình 5: Cột địa tầng trầm tích đơn vị địa chất thủy văn 26 Hình 6: Phễu hạ thấp mực nước tầng qp khu vực phía Nam sơng Hồng tháng 2/2012 38 Hình 7: Vị trí lấy lỗ khoan bãi thí nghiệm Nam Dư 46 Hình 8: Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước đất 47 Hình 9: Sơ đồ nhồi bẫy nước 51 Hình 10: Sơ đồ lắp đặt phân tích mẫu rắn 52 Hình 11: Đồ thị tương quan hàm lượng Mg2+ Ca2+ NDĐ tầng qh 57 Hình 12 : Đồ thị biểu diễn tham số thống kê hàm lượng TDS NDĐ tầng Holocen Pleistocen 62 Hình 13: Bản đồ trạng nhiễm Amoni NDĐ tầng qh mùa khơ 2012 73 Hình 14: Bản đồ trạng ô nhiễm Amoni NDĐ tầng qh mùa mưa 2012 74 Hình 15: Bản đồ trạng ô nhiễm Amoni NDĐ tầng qp mùa khơ 2012 75 Hình 16: Bản đồ trạng ô nhiễm Amoni NDĐ tầng qp mùa mưa 2012 76 Hình 17: Biến đổi hàm lượng trung bình Amoni NDĐ vùng BSH 77 Hình 18: Biến thiên hàm lượng Amoni NDĐ tầng qp qh điểm P.65 78 Hình 19: Biến thiên hàm lượng Amoni NDĐ khu vực Gia Lâm 81 Hình 20: Biến thiên hàm lượng Amoni NDĐ điểm quan trắc P.13 82 Hình 21: Biến thiên hàm lượng Amoni NDĐ khu vực Nam sông Hồng 85 Hình 22: Biến thiên hàm lượng Amoni điểm P.61 – nhà máy nước Pháp Vân 88 Hình 23 Biến thiên hàm lượng điểm quan trắc P.38 – ĐH Bách Khoa 88 Hình 24: Biến thiên hàm lượng Amoni điểm quan trắc P.87- Bãi Giếng Nam Dư 88 Hình 25: Đóng góp thành phần 15N môi trường 90 Hình 26: Đồ thị tương quan hàm lượng 15N cụm lỗ khoan DHA 92 Hình 27: Đồ thị tương quan hàm lượng Amoni δ15N cụm lỗ khoan DHB 93 Hình 28: Đồ thị tương quan hàm lượng TOC Amoni trầm tích 93 Hình 29: Biến thiên giá trị δ15N cụm lỗ khoan SDHA SDHB 94 Hình 30: Biến thiên hàm lượng Amoni giá trị δ15N theo độ sâu lỗ khoan P.41 95 Hình 31: Tương quan hàm lượng amoni TOC NDĐ tầng qh 97 Hình 32: Tương quan hàm lượng Amoni TOC NDĐ tầng qp 97 Hình 33: Minh hoạ bãi giếng dạng đường thẳng 103 Hình 34: Minh hoạ bãi giếng dạng diện tích 103 Hình 35: Minh họa mặt cắt lỗ khoan quan trắc 104 Hình 36: Minh họa mặt cắt lỗ khoan quan trắc vùng canh tác 104 Hình 37 : Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm 107 Hình 38: Bơm chất dinh dưỡng vào tầng chứa để thúc đẩy biến đổi sinh học 108 Hình 39: Tường chắn thẳng đứng để hạ thấp mực nước ngầm 108 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các cơng trình nghiên cứu nhiễm bẩn hợp chất Nito NDĐ giới 15 Bảng 2: Thống kê hồ vùng nội thành thành phố Hà Nội 23 Bảng 3: Dân số diện tích quận/ huyện khu vực nghiên cứu 24 Bảng 4: Bề dày lớp bùn hệ tầng Hải Hưng số khu vực 28 Bảng 5: Tổng hợp tình hình quản lý khai thác tập trung nước đất 35 Bảng 6: Các bãi chơn lấp rác Hà Nội 41 Bảng7: Thống kê điểm khảo sát xả thải 42 Bảng 8: Mẫu xây dựng đường chuẩn 48 Bảng 9: Đặc trưng thống kê nồng độ TPHH NDĐ khu vực nghiên cứu 56 Bảng 10: Đặc trưng thống kê nồng độ TPHH NDĐ tầng qp 59 Hình 11: Tương quan thành phần ion NDĐ tầng qh qp 60 Bảng 12: Kết phân tích nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Holocen 60 Bảng 13: Kết phân tích nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Pleistocen 62 Bảng 14: Cơ sở đánh giá ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 67 Bảng 15: Phân loại mức độ nhiễm bẩn nước đất hợp chất Nito 68 Bảng 16: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito nước đất 70 Bảng 17: Thống kê diện tích nhiễm Amoni NDĐ khu vực nghiên cứu 71 Bảng 18: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qp khu vực Bắc Sông Hồng 79 Bảng 19: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qh khu vực Bắc Sông Hồng 80 Bảng 20: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ qp khu vực Gia Lâm 83 Bảng 21: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qh khu vực Gia Lâm 84 Bảng 22: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qp khu vực Nam Sông Hồng 86 Bảng 23: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qh khu vực phía Nam sơng Hồng 87 Bảng 24: Tỷ lệ đóng góp đồng vị Nito tự nhiên 89 Bảng 25: Tỷ lệ đóng góp hàm lượng Amoni NDĐ nguồn vô hữu 99 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu Ý nghĩa BSH Bắc sơng Hồng Hb Hemoglobin Max Giá trị lớn Mean Giá trị trung bình Median Trung vị Min Giá trị nhỏ NDĐ Nước đất NSH Nam sông Hồng SD Độ lệch chuẩn TDS Độ tổng khống hóa MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận văn Các hợp chất Nito có nước kết trình phân hủy hợp chất hữu có tự nhiên, chất thải nguồn phân bón mà người trực tiếp gián tiếp đưa vào nguồn nước Các hợp chất thường tồn dạng Nitrat (NO3-), Nitrit (NO2-) Amoni (NH4+) Ngày nay, với gia tăng việc sử dụng phân bón nơng nghiệp, nguồn thải hữu đến từ khu công nghiệp hoạt động sống người, lượng lớn hợp chất Nito giải phóng vào mơi trường nước Trong loạt nghiên cứu gần đây, tượng hàm lượng cao hợp chất Nito có nước sinh hoạt lấy từ nguồn nước đất phát nhiều quốc gia giới Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ quốc gia châu Âu Ô nhiễm hợp chất Nito nước đất cảnh báo hiểm họa mơi trường có quy mơ rộng toàn giới Hàm lượng cao hợp chất Nito nước gây nhiều nhiều bệnh nguy hiểm Nitrat tạo chứng thiếu vitamin kết hợp với amin để tạo thành Nitrosamin nguyên nhân gây ung thư người cao tuổi Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với Nitrat lọt vào sữa mẹ, qua nước dùng để pha sữa Khi lọt vào thể, Nitrat chuyển thành Nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột Ion Nitrit nguy hiểm Nitrat sức khỏe người Khi tác dụng với amin hay ion alkyl cacbonat thể người chúng tạo thành hợp chất Nito gây ung thư Trong thể, Nitrit oxy hóa Fe (II) ngăn cản q trình hình thành Hb làm giảm lượng oxy máu gây ngạt, nơn nồng độ cao dẫn đến tử vong Ở Việt Nam, năm 1990, phát mẫu nước đất chứa hàm lượng cao hợp chất Nito, nhiều công trình khoa học tiến hành để nghiên cứu trạng, nguồn gốc hình thành, biến đổi hợp chất nito nhằm tìm giải pháp phòng ngừa xử lý nhằm đảm bảo chất lượng nước sinh hoạt cho người dân Các kết bước đầu cho thấy, nồng độ cao hợp chất Nito nước đất phân bố diện rộng lãnh thổ Việt Nam Nhiều địa phương Hà Nội, Nam Định, Thái Bình, Đà Nẵng, Quảng Nam, Thành phố Hồ Chí Minh… phát hàm lượng hợp chất Nito nước ngầm vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép theo QCVN tiêu chuẩn quốc tế ăn uống sinh hoạt Lãnh thổ thành phố Hà Nội ( cũ ) điểm ô nhiễm ý nhiều năm gần Riêng khu vực nội thành thành phố, nhu cầu tiêu thụ nước ước khoảng 700.000 m3/ngày dự tính lên tới 1.400.000 m3/ ngày vào năm 2020 Trước nhu cầu sử dụng nước ngày tăng, việc đảm bảo chất lượng nguồn nước trở nên quan trọng cấp bách hết Các nghiên cứu đánh giá chất lượng nước đất khu vực Hà Nội số tác Nguyễn Văn Đản, Lê Văn Cát, Trần Văn Nhị, Nguyễn Việt Anh… cho thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng nước đất số tiêu, có chi tiêu hợp chất Nito Kết quan trắc gần 20 năm mạng lưới cố định cho thấy nước đất vùng Hà Nội bị ô nhiễm nặng hợp chất Nito, điển hình Amoni Khu vực ô nhiễm nặng với hàm lượng lớn 10 mg/l hợp chất bao trùm khoảng rộng lớn phía Nam Hà Nội kéo dài từ Tây Mỗ, Mễ Trì qua Ngã Tư Sở, Tương Mai, Hoàng Văn Thụ Trần Phú qua Pháp Vân, Văn Điển, Hạ Đình, Tam Hiệp…có diện tích khoảng 100 km2 Một số kết phân tích cho thấy hàm lượng Amoni số nhà máy nước cao Tương Mai 7-10mg/l, nhà máy nước Hạ Đình 15-20mg/l, có lúc lên đến 40mg/l, Pháp Vân 25-30mg/l, có lúc lên đến 60mg/l Trong đó, tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống Y tế ban hành cho phép hàm lượng Amoni không vượt 3mg/l Theo Quy hoạch cấp nước cho Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, thành phố tính đến việc hủy bỏ nhà máy nước Hạ Đình Pháp Văn bị ô nhiễm Một vài số thống kê nêu phần phản ánh thực trạng đáng báo động ô nhiễm hợp chất Nito khu vực nghiên cứu Trước nhu cầu sử dụng nước thực trạng ô nhiễm hợp chất Nito nước đất, độ độc hại cao hàm lượng hợp chất Nito đến sức khỏe người, mức độ khó khăn giá thành cao cho công nghệ xử lý ô nhiễm, việc nghiên cứu hình thành hợp chất Nito nước đất quan trọng, ý nghĩa khoa học có ý nghĩa thực tiễn cao Nhận thức vậy, học viên lựa chọn đề tài “ Đặc điểm hình thành hợp chất Nito nước đất khu vực Hà Nội” làm luận văn tốt nghiệp Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phạm vi: - Diện tích nghiên cứu giới hạn diện tích phần đồng thành phố Hà Nội cũ bao gồm quận nội thành huyện Đơng Anh, Gia Lâm, Từ Liêm Thanh Trì, diện tích 615 km2 - Nội dung giới hạn nghiên cứu hình thành hợp chất Nito nước đất * Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu nước đất tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ Mục tiêu đề tài - Đánh giá trạng ô nhiễm hợp chất Nito nước đất - Xác định nguồn gốc hình thành chế nhiễm hợp chất Nito nước đất, sở đề xuất biện pháp xử lý giảm thiểu hàm lượng hợp chất Nito nước đất khu vực nghiên cứu Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan hợp chất nito nước nguồn gốc hình thành, dạng tồn tại, ảnh hưởng đến cong người hệ sinh thái nước - Nghiên cứu nhân tố tự nhiên nhân tạo ảnh hưởng đến đặc điểm thủy địa hóa - Nghiên cứu hàm lượng ion nước đất, xác định tổng độ khống hóa, kiểu nước quy luật phân bố chúng địa bàn nghiên cứu - Nghiên cứu hàm lượng hợp chất nito nước đất đánh giá mức độ ô nhiễm chúng dựa quy chuẩn Việt Nam giới - Nghiên cứu chế hình thành di chuyển hợp chất Nito nước đất - Nghiên cứu, đề xuất biện pháp xử lý nước có hàm lượng cao hợp chất Nito Cơ sở số liệu - Dựa kết phân tích hàm lượng ion hàm lượng hợp chất Nito nước đất được lấy mẫu liên tục mạng lưới quan trắc cố định suốt 20 năm trở lại địa bàn nghiên cứu Liên đoàn Quy hoạch Điều tra nước miền Bắc - Dựa báo cáo khoa học, báo công bố có liên quan Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa: Bao gồm việc kế thừa kiến thức, kết nghiên cứu có trước lý thuyết thực tế Kế thừa kết nghiên cứu vùng thông qua loại tài liệu, phương tiện thông tin - Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Bao gồm công tác nghiên cứu điều tra khảo sát thực địa, đo đạc, thu thập số liệu địa bàn khu vực cần nghiên cứu Tiến hành lấy bảo quản, vận chuyển mẫu phịng thí nghiệm - Các phương pháp phân tích phịng thí nghiệm: bao gồm phương pháp phân tích hàm lượng ion hàm lượng hợp chất nito nước đất phương pháp trắc quang, AAS Phương pháp phân tích đồng vị 15N mẫu trầm tích nước đất - Phương pháp thống kê xử lý số liệu : + Xử lý kết hàm lượng cation anion nước đất để xác định thơng số đặc trưng cho đặc điểm thủy địa hóa khu vực nghiên cứu, xác định độ tổng khoáng hóa kiểu hóa học nước + Thành lập biểu đồ, đồ thị đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất Nito nước đất khu vực nghiên cứu cách so sánh với QCVN tiêu chuẩn quốc tế + Xử lý kết phân tích đồng vị 15N nước đất trầm tích, xem xét mối tương quan hàm lượng hợp chất nito, TOC δ15N để luận giải nguồn gốc chế ô nhiễm hợp chất nito nước đất + Thành lập sơ đồ, đồ chuyên đề - Phương pháp chuyên gia: thực cách tiếp xúc, trao đổi thường xuyên với thầy hướng dẫn, nhà khoa học, quan nghiên cứu chuyên ngành nội dung kết nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Các kết nghiên cứu góp phần làm rõ thực trạng ô nhiễm hợp chất nito nước đất khu vực Hà Nội nhiều năm trở lại xu hướng phát triển mức độ ô nhiễm tương lai Với chứng khoa học, luận văn làm sáng tỏ nguồn gốc chế ô nhiễm hợp chất nước đồng thời đưa giải pháp phòng chống giảm thiểu tình trạng nhiễm bẩn, đảm bảo chất lượng nguồn nước sinh hoạt cho dân cư khu vực Cấu trúc luận văn Luận văn dài 120 trang đánh máy phông chữ Times New Roman, có 39 hình vẽ, 25 biểu bảng, tham khảo 30 nguồn tài liệu nước Bố cục gồm phần mở đầu, kết luận chương Luận văn hoàn thành Khoa Địa Chất- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Đản, Viện trưởng Viện tài nguyên môi trường nước Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy hướng dẫn tận tình dẫn giúp đỡ học viên trình thực luận văn Đồng thời tác giả cũng cám ơn ý kiến đóng góp quý báu thầy cô giáo, đồng nghiệp Khoa Địa Chất- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, hỗ trợ mặt số liệu, tài liệu Trung tâm Quan trắc Dự báo tài nguyên nước, Viện Khoa học kĩ thuật hạt nhân Nhân dịp tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học khoa học Tự nhiên, Khoa Đào tạo sau đại học, Khoa Địa chất quan chuyên môn đồng nghiệp, bạn bè tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ để tác giả hồn thành luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC 1.1 Nguồn gốc hình thành hợp chất Nito nước Nito nước tự nhiên nước thải chủ yếu có nguồn gốc khí quyển, nguồn gốc sinh vật nguồn gốc đạm phân đạm sử dụng sản xuất nông nghiệp Nguồn gốc khí quyển: Nitơ tồn dạng đơn chất tầng đối lưu khí với hàm lượng lớn ổn định (~78% thể tích khơng khí khơ) Ở dạng này, khí N2 thành phần hoạt động hóa học yếu mơi trường khí, đất nước Ngồi N2, khí cịn chứa lượng nhỏ khí khác chứa nitơ: NH3 NOx Các khí có nguồn gốc từ núi lửa phân hủy chất hữu đất, nước, giải phóng vào khí Sự phóng điện mây dông tạo thành lượng nhỏ N2O5 từ N2: → N2O5 N2 + 2,5 O2 Ngoài ra, NOx từ khói nhà máy thải vào khí Các chất khí chứa nitơ khí hịa tan vào nước mưa rơi xuống bề mặt Trái Đất, bổ sung ion NO3-, NH4+ cho nước mặt Nguồn gốc sinh vật: Nito ngun tố có vai trị quan trọng hình thành sống bề mặt Trái Đất Nito thành phần cấu thành protein có tế bào chất axit amin nhân tế bào (tạo nên gen di truyền sinh vật) Trong loài thực vật (vật sản xuất hệ sinh thái), có lồi hấp thụ N2 từ khí để tổng hợp protein cho mình, đa số hấp thụ ion Nito vô đất nước Các loài động vật (vật tiêu thụ hệ sinh thái) tổng hợp protein cho từ protein từ thực vật, hồn tồn khơng có khả hấp thụ Nito vô từ môi trường Xác sinh vật bã thải trình sống chúng tàn tích hữu chứa protein – hợp chất chứa Nito, liên tục thải vào môi trường với lượng lớn Các protein bị vi sinh vật dị dưỡng (các loại vi khuẩn, nấm) phân hủy, khống hóa, trở thành hợp chất nitơ vô NH4+,, NO2-, NO3- … Như vậy, môi trường đất nước, tồn thành phần hóa học chứa Nito có nguồn gốc sinh vật: từ protein có cấu trúc phân tử phức tạp đến axit amin đơn giản có phân tử lượng thấp, hịa tan nước ion Nito vô cơ, sản phẩm q trình khống hóa chất hữu mơi trường So với nguồn gốc từ khí quyển, nguồn từ tàn tích hữu chiếm phần áp đảo tổng hàm lượng Nito môi trường nước đất (không kể N2) Nguồn gốc từ phân đạm sử dụng sản xuất nông nghiệp: Việc sử dụng loại phân đạm sunfat amoni, nitrat amoni trước góp phần làm chua đất, ngày việc sản xuất sử dụng phân urê ((NH2)2CO) tiến quan trọng sản xuất nông nghiệp Một phần phân urê không trồng hấp thụ, bị phân giải thành ion NH4+, NO2-, NO3- tồn môi trường đất nước 1.2 Dạng tồn hợp chất Nitơ Các hợp chất Nito tồn hai dạng : dạng lơ lửng, dạng hòa tan Cụ thể sau: Dạng lơ lửng: Các thành phần lơ lửng nitơ nước tàn tích hữu thơ phân hủy Chúng tồn với hàm lượng đáng kể nước thải nước tự nhiên tiếp nhận nước thải giàu chất hữu Dạng nguồn tạo dạng hịa tan Dạng hòa tan: Các hợp chất chứa nitơ hòa tan nước bao gồm nitơ hữu nitơ vô Trong trường hợp này, hợp chất Nitơ phân loại theo trạng thái oxy hóa – khử: Dạng khử: bao gồm hợp chất nitơ hữu hòa tan NH4+, NH3 hòa tan nước Dạng oxy hóa: NO2- NO3- sản phẩm cuối q trình oxi hóa chất hữu Tùy theo mức độ phân hủy, khống hóa chất hữu nước, tỉ lệ hàm lượng thành phần nitơ hữu vô biến đổi rõ rệt: nước chất hữu cơ, q trình khống hóa tự nhiên giai đoạn cuối, chất hữu bị khống hóa hồn tồn nitơ vô chiếm tỉ phần áp đảo ngược lại Trong hợp chất nitơ dạng khử, đáng lưu ý ion NH4+, dạng tồn ion nước phụ thuộc vào PH nước: ion NH4+ hình thành NH3 khí mang tính bazơ hòa tan vào nước thủy phân: → NH4+ + OHNH3 + H2O ← KB = → pH 5.25 → [ NH + ].[OH − ] = 10−4.75 [ NH ] [ NH + ] KB 10−4.75.[ H + ] = = = [ H + ].10−9.25 − −14 [ NH ] [OH ] 10 [ NH + ] =10-5.25.109.25 = 104 → [ NH + ] = 10000 [ NH3 ] [ NH ] → coi tồn amonia nước tồn dạng NH4+ Ở pH 7.25 → [ NH + ] = 100 [ NH3 ] → dạng NH4+ chiếm ~99%, dạng NH3 chiếm ~1% Ở pH 8.25 → [ NH + ] = 10 [ NH3 ] → dạng NH4+ chiếm ~90%, dạng NH3 chiếm khoảng 9% ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Văn Thùy Linh ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoáng vật học Địa hóa học. .. cứu hình thành hợp chất Nito nước đất quan trọng, ngồi ý nghĩa khoa học có ý nghĩa thực tiễn cao Nhận thức vậy, học viên lựa chọn đề tài “ Đặc điểm hình thành hợp chất Nito nước đất khu vực Hà Nội? ??... nhiễm hợp chất Nito nước đất - Xác định nguồn gốc hình thành chế ô nhiễm hợp chất Nito nước đất, sở đề xuất biện pháp xử lý giảm thiểu hàm lượng hợp chất Nito nước đất khu vực nghiên cứu Nội dung