Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước ngầm trong mối quan hệ với bãi rác mễ trì

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Hương ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI BÃI RÁC MỄ TRÌ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Hương ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI BÃI RÁC MỄ TRÌ Chun ngành: Khống vật học địa hóa học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS CHU VĂN NGỢI Hà Nội – Năm 2014 z Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC BÃI RÁC Ở THÀNH PHỐ HÀ NỘI 1.1 Lịch sử chôn lấp rác 1.2 Phân bố khu xử lý chất thải đô thị địa bàn Thành phố Hà Nội 11 1.3 Khối lượng thành phần rác thải 14 1.4 Phân loại bãi chôn lấp chất thải địa bàn Hà Nội 14 1.5 Nghiên cứu đánh giá tác động môi trường địa chất 15 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 17 2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 17 2.1.1 Vị trí địa lý 17 2.1.2 Đặc điểm địa hình 18 2.2 Đặc điểm bãi rác Mễ Trì 18 2.2.1 Đặc điểm hình thành bãi rác 18 2.2.2 Đặc điểm địa chất cơng trình địa chất thủy văn bãi rác Mễ Trì 20 2.2.2.1 Đặc điểm địa chất cơng trình 20 2.2.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 22 CHƯƠNG 3: CỞ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 Cơ sở lý thuyết 24 3.1.1 Quá trình phân hủy rác thải bãi chôn lấp 24 3.1.2 Quá trình hình thành nước rác 32 3.1.3 Cơ chế ô nhiễm môi trường địa chất 36 3.2 Các phương pháp nghiên cứu 39 3.2.1 Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu 39 Nguyễn Thị Hương z Khống vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 3.2.2 Phương pháp phân tích hóa học 43 3.2.3 Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích đánh giá tài liệu 44 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ 47 4.1 Đánh giá ảnh hưởng bãi rác đến tầng chứa nước qp 47 4.2 Đánh giá ảnh hưởng bãi rác đến tầng chứa nước qh 49 4.2.1 Chỉ tiêu vật lý 50 4.2.2 Các hợp chất hữu (Các tiêu BOD, COD DO ) 52 4.2.3 Các hợp chất Nitơ 55 4.2.4 Các nguyên tố kim loại 59 4.3 Đế xuất giải pháp bảo vệ nước đất 62 Kết luận 65 Danh sách tài liệu tham khảo 66 Nguyễn Thị Hương z Khống vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Đặc trưng nước rác (tất nồng độ tính mg/lít, ngoại trừ pH Eh (Giá trị trung bình đặt ngoặc): 35 Bảng 3.2: Các thông số chất lượng nước điểm khảo sát……………………42 Bảng 3.3: Kết phân tích nước điểm lấy mẫu………………………… 43 Bảng 3.4: Giá trị giới hạn thông số chất lượng nước ngầm 46 Bảng 4.1: Chỉ tiêu vật lý tầng nông qh……………………………………………… 51 Bảng 4.2: Hàm lượng BOD, COD, DO LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B…53 Bảng 4.3: Hàm lượng NH4 LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B 55 Bảng 4.4: Kết phân tích tầng nông qh từ 3/2007-03/2013 57 Bảng 4.5: Kết phân tích tầng nơng qh từ 01/2002-01/2004 55 Bảng 4.6: Hàm lượng nguyên tố kim loại nặng LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B 59 Nguyễn Thị Hương z Khống vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN DANH MỤC CÁC ẢNH VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ vị trí bãi thải thành phố Hà Nội……………………………….13 Hình 2.1: Sơ đồ bãi rác thải Mễ Trì 17 Hình 2.2: Mặt cắt địa chất cơng trình – Địa chất thủy văn bãi rác Mễ Trì 20 Hình 3.1: Quá trình phân hủy rác (Giai đoạn 1: Giai đoạn oxy hóa (Giai đoạn tạo axit)) 28 Hình 3.2: Quá trình phân hủy rác (Giai đoạn 2: Giai đoạn tạo khí Mêtan) 29 Hình 3.3: Quá trình phân hủy rác (Giai đoạn 3: Giai đoạn ổn định) 30 Hình 3.4 Sơ đồ thể tác động bãi rác tới mơi trường địa chất 38 Hình 3.5: Sơ đồ vị trí điểm nghiên cứu ……………………………………….40 Hình 4.1: Đồ thị biến đổi hàm lượng NH4+ LK59A LK59B 47 Hình 4.2: Đồ thị biến đổi hàm lượng NH4+ LK25A LK25B 48 Hình 4.3: Hàm lượng NH4+ LK4 LK59B .Error! Bookmark not defined Hình 4.4: Hàm lượng NH4+ LK1 LK59a 48 Hình 4.5: Đồ thị theo dõi mực nước đất P25A tầng qh P25B tầng qp 54 Hình 4.6: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi BOD theo thời gian lỗ khoan quan trắc 54 Hình 4.7: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi COD theo thời gian lỗ khoan quan trắc 54 Hình 4.8: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi NH4 theo thời gian lỗ khoan quan trắc từ 01/2002 – 01/2004 55 Hình 4.9: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi NH4 theo thời gian lỗ khoan quan trắc từ 03/2007 – 03/2013 56 Hình 4.10: Biểu đồ thể thay đổi hàm lượng chất ô nhiễm tầng qh vị trí quan trắc 57 Hình 4.11: Biểu đồ thể thay đổi hàm lượng As, Pb tầng qh vị trí quan trắc 60 Hình 4.12: Biểu đồ thể thay đổi hàm lượng Fe tầng qh vị trí quan trắc Error! Bookmark not defined Nguyễn Thị Hương z Khoáng vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hình 4.13: Hút nước làm hạ thấp mực nước ngầm vùng bãi rác 63 Hình 4.14: Bơm chất dinh dưỡng vào tầng chứa 63 Hình 4.15: Tường chắn thẳng đứng ngăn chất gây bẩn 64 Ảnh 3.1: Cuộc sống dân cư vùng ven bãi rác Mễ Trì đóng cửa Error! Bookmark not defined Ảnh 3.2: Rác tiếp tục đổ bề mặt bãi rác Mễ Trì đóng cửa Error! Bookmark not defined.42 Nguyễn Thị Hương z Khoáng vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường LK : Lỗ khoan NDĐ : Nước đất QCVN : Quy chuẩn Việt Nam qh : Tầng chứa nước Holocen qp : Tầng chứa nước Pleistocen TCCP : Tiêu chuẩn cho phép THPT : Trung học phổ thông Nguyễn Thị Hương z Khống vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN LỜI MỞ ĐẦU Sự suy giảm chất lượng nước đất biểu tăng lên yếu tố độc hại làm cho phần hồn tồn khơng đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng Nam Từ Liêm quận thuộc thành phố Hà Nội phần phía Nam huyện Từ Liêm trước đây, nơi có nhiều dự án xây dựng khu chung cư cao tầng phục vụ giải nhà cho cộng đồng dân cư Sự hình thành, tồn hoạt động bãi rác Mễ Trì không hợp vệ sinh trước đây, trình phân hủy ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm, để lại hậu bất lợi nguồn nước sinh hoạt người dân Những hậu bắt nguồn từ tình hình khoan khai thác tự do, đốt rác thải khơng có qui hoạch,…đã có ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm Mặc dù có số nghiên cứu điều tra đánh giá chất lượng nước ngầm khu vực đề cập đến trạng suy giảm, nguyên nhân suy giảm, đề xuất biện pháp bảo vệ nguồn nước ngầm để giảm thiểu ảnh hưởng kim loại nặng, hợp chất Nitơ, cần phải có cơng trình nghiên cứu chun sâu, tổng quát để đánh giá đắn trạng suy giảm, làm rõ ảnh hưởng sâu sắc hoạt động bãi rác, có đề biện pháp hữu hiệu để bảo vệ nguồn nước khu vực Với nhận thức vậy, học viên mạnh dạn chọn đề tài “Đánh giá chất lượng nước ngầm mối quan hệ với bãi rác Mễ Trì” với mong muốn đóng góp phần nhỏ bé vào cơng bảo vệ nguồn nước vùng nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Phạm vi: Khu vực làm bãi đổ rác Mễ Trì trước vùng lân cận - Đối tượng: Nước ngầm tầng chứa nước holocen pleistocen Mục tiêu đề tài: Nguyễn Thị Hương z Khống vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Làm rõ ảnh hưởng bãi rác đến chất lượng nước ngầm thông qua nghiên cứu dạng tồn di chuyển số nguyên tố Qua đề xuất giải pháp bảo vệ nguồn nước ngầm có hiệu Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng quan tác động môi trường địa chất bãi rác - Nghiên cứu trình hình thành bãi rác, biện pháp kỹ thuật áp dụng xây dựng bãi rác - Nghiên cứu điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiện địa chất thủy văn khai thác nước đất khu vực bãi rác - Nghiên cứu, đánh giá chất lượng nước ngầm mối quan hệ với bãi rác - Nghiên cứu đề suất giải pháp bảo vệ nước ngầm khỏi bị nhiễm bẩn bãi rác 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 Chu Văn Ngợi Nguyễn Thị Hương z Khống vật học Địa hóa học Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Bảng 4.2: Hàm lượng BOD, COD, DO LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B [16] Thời gian Vị trí lấy mẫu BOD COD DO LK2 12.5 36.8 10.53 LK4 8.7 20.6 19.4 LK59B 21 60.4 8.56 LK2 42 45.3 35.6 LK4 37 50.1 29.7 LK25B 20 41.2 7.6 LK41B 15 21.8 32.8 LK59B 27 50 LK2 20 54.75 20.5 LK4 25 58.01 23.81 LK25B 13.2 29.9 9.3 LK41B 10 27.88 15.4 LK59B 25 57.8 8.5 LK2 14.6 35 9.2 LK4 36.75 70.56 27.86 LK59B 13.3 27.3 12.2 LK2 27.8 56 21 LK4 27.5 67 34 27 56 Min 8.7 20.6 Max QCVN 9:2008/BTNMT 42 70.56 35.6 01/2002 09/2002 01/2003 08/2003 01/2004 LK59B 53 Nguyễn Thị Hương z Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hình 4.6: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi BOD theo thời gian lỗ khoan quan trắc Hình 4.7: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi COD theo thời gian lỗ khoan quan trắc 54 Nguyễn Thị Hương z Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 4.2.3 Các hợp chất Nitơ Nước ngầm tầng qh xung quanh bãi thải có hàm lượng NH4+ dao động từ 6.25-103.81 mg/l (Bảng 4.3), vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép 0.1 (Theo QCVN 9:2008/BTNMT tiêu chuẩn nước ngầm) Bảng 4.3: Hàm lượng NH4 LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B [16] Năm Tên LK LK2 LK4 LK25B LK41B LK59B 01/2002 09/2002 42.4 37.2 12.7 23 6.25 9.4 9.6 15.1 Min Max QCVN 9:2008/BTNMT 01/2003 6.36 103.81 9.32 17.5 7.63 6.25 mg/l 103.81 mg/l 08/2003 01/2004 17 24.6 22.4 38.5 17 7.5 0.1 mg/l Hình 4.8: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi NH4+ theo thời gian lỗ khoan quan trắc từ 01/2002 – 01/2004 55 Nguyễn Thị Hương z Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hình 4.9: Biểu đồ thể hàm lượng thay đổi NH4+ theo thời gian lỗ khoan quan trắc từ 03/2007 – 03/2013 Từ hình 4.8 cho thấy giai đoạn từ 01/2002 đến 01/2004 bãi rác có ảnh hưởng trực tiếp nguồn cung cấp NH4+ cho nước ngầm tầng qh, nhiên từ năm 2007 trở lại (Hình 4.9) hàm lượng NH4+ có biến động hơn ảnh hưởng tới chất lượng tầng nước qh, thể LK41B Nhìn chung hàm lượng NH4+ hầu hết cơng trình quan trắc thời điểm lấy mẫu tầng chứa nước qh lớn 10 mg/l, cơng trình nghiên cứu nhiễm bẩn nước đất vùng Hà Nội, Nguyễn Văn Đản [8] xếp vào loại nhiễm bẩn amonia nặng Số liệu tổng hợp từ bảng 4.4 4.5 ta thể quy luật biến đổi hàm lượng NH4+, BOD, COD khơng gian (hình 4.10) chứng tỏ bãi rác Mễ Trì nguồn gây ô nhiễm cho nước ngầm tầng qh có xu hướng lan truyền giảm dần từ bãi rác Mễ Trì phía nhà máy nước Hạ Đình (LK41B) 56 Nguyễn Thị Hương z Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Hình 4.10: Biểu đồ thể thay đổi hàm lượng chất ô nhiễm tầng qh vị trí quan trắc Bảng 4.4: Kết phân tích tầng nơng qh từ 03/2007 – 03/2013 [17] Tầng nghiên cứu Các tiêu NH4 + COD Fe2+ Tiêu chuẩn cho phép (mg/l) Qh Vị trí lấy mẫu 03/07 09/07 LK25B 4.3 9.5 LK41B 9.6 9.3 03/08 09/08 03/09 09/09 03/10 09/10 03/11 09/11 03/12 09/12 03/13 4.68 10.35 11.63 9.85 2.35 8.4 10.2 10.45 24.25 25.1 10.13 20.7 LK25B 5.5 7.1 1.25 2.68 LK41B 9.4 5.5 0.71 1.44 LK25B 14.73 19 3.5 6.1 LK41B 8.469 7.747 3.5 2.4 0.1 11.7 11.25 0.62 4.55 1.43 1.85 0.46 0.44 1.24 1.24 1.38 1.43 1.33 1.48 5.95 1.21 57 Nguyễn Thị Hương z 0.48 Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Bảng 4.5: Kết quản phân tích nước tầng nông qh từ 03/2007-03/2013 [16] Tầng nghiên cứu Các tiêu NH4+ Tiêu chuẩn cho phép (mg/l) 0.1 BOD COD DO As3+ Pb2+ Fe2+ qh Vị trí lấy mẫu 01/2002 09/2002 01/2003 08/2003 01/2004 LK2 42.4 12.7 6.36 17 22.4 LK4 37.2 23 103.81 24.6 38.5 LK25b 6.25 9.32 LK41b 9.4 7.63 LK59b 15.1 9.6 7.63 17 7.5 LK2 12.5 42 20 14.6 27.8 LK4 8.7 37 25 36.75 27.5 LK25b LK41b LK59b 21 20 15 27 13.2 10 25 13.3 27 LK2 36.8 45.3 54.75 35 56 LK4 20.6 50.1 58.1 70.56 67 LK25b 41.2 29.9 LK41b 21.8 27.88 LK59b 60.4 50 57.8 27.3 56 LK2 10.53 35.6 15.2 20.5 9.2 LK4 19.4 29.7 10.7 23.81 27.86 7.6 9.3 12.2 0.0013 0.001 0.0012 LK25b 0.05 0.01 LK41b LK59b LK2 LK4 LK59b 8.56 0.002 0.001 0.001 32.8 0.002 0.0015 0.0012 15.4 8.5 0.0015 0.0012 0.0025 9.5 0.0013 0.0012 0.002 LK2 0.0016 0.0014 0.012 0.001 LK4 0.0016 0.0012 0.01 0.001 LK59b 0.001 LK2 23.7 10.5 16.2 10.5 21.3 LK4 14.25 9.6 12.3 11.5 15.4 LK25b 5.7 9.4 LK41b 20 27.5 11.7 22.1 9.3 19.7 LK59b 0.001 11.6 58 Nguyễn Thị Hương z Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN 4.2.4 Các nguyên tố kim loại Bảng 4.6: Hàm lượng nguyên tố kim loại nặng LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B [16,17] Thời gian 01/02 Tên lỗ khoan LK2 LK4 LK59B LK2 LK4 LK25B LK41B LK59B LK2 LK4 01/03 LK25B LK41B LK59B LK2 08/03 LK4 LK59B LK2 01/04 LK4 LK59B LK25B 03/09 LK41B LK25B 08/09 LK41B LK25B 03/10 LK41B LK25B 08/10 LK41B 03/11 LK25B LK25B 08/11 LK41B 03/12 LK25B 08/12 LK25B LK25B 03/13 LK41B QCVN 9:2008/BTNMT 09/02 Pb2+ 0.0016 0.0016 0.001 0.0014 0.0012