(Luận văn) luận văn thạc sĩ đặc điểm hình thành các hợp chất nito trong nước dưới đất khu vực hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Văn Thùy Linh lu an n va p ie gh tn to ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI d oa nl w va an lu oi lm ul nf LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC z at nh z m co l gm @ an Lu Hà Nội – Năm 2013 n va ac th si ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - lu Văn Thùy Linh an n va p ie gh tn to ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI nl w d oa Chuyên ngành: Khống vật học Địa hóa học : 60440205 nf va an lu Mã số oi lm ul LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC z at nh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC z @ an Lu Hà Nội – Năm 2013 m co l gm PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐẢN n va ac th si 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 lu Cơ sở số liệu an n va Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn ie gh tn to Ý nghĩa khoa học thực tiễn p CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT NITO TRONG NƯỚC Nguồn gốc hình thành hợp chất Nito nước oa nl w 1.1 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 d 1.2 oi lm ul nf va an lu z at nh CHƯƠNG : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI 17 Đặc điểm địa lý tự nhiên 17 z 2.1 @ l gm 2.1.1 Vị trí địa lý 17 m co 2.1.2 Đặc điểm địa hình 18 2.1.2 Đặc điểm khí hậu 18 an Lu n va ac th si 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 lu 2.4.1 Hiện trạng khai thác sử dụng nước đất 34 an n va 2.4.1.1 Hình thức khai thác nước đất tập trung 34 2.4.2 Hiện trạng xả thải 40 ie gh tn to 2.4.1.2 Hình thức khai thác đơn lẻ 36 p CHƯƠNG 3: CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 oa nl w 3.1 Phương pháp nghiên cứu 44 d 3.1.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 44 lu va an 3.1.2 Phương pháp phịng thí nghiệm 48 ul nf 3.1.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 52 oi lm 3.2 Cơ sở số liệu 54 CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỊA HÓA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC z at nh NGHIÊN CỨU 56 z 4.1 Thành phần nước đất 56 @ l gm 4.1.1 Thành phần nước đất tầng Holocen 56 4.1.2 Thành phần nước đất tầng Pleistocen 58 m co 4.2 Thành phần nguyên tố vi lượng 60 an Lu n va ac th si 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 khoáng 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 lu CHƯƠNG 5: NGUỒN GỐC VÀ CƠ CHẾ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITO an n va TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC HÀ NỘI 66 5.1.1 Những vấn đề chung 66 ie gh tn to 5.1 Đánh giá tình hình nhiễm hợp chất Nito NDĐ khu vực Hà Nội 66 p 5.1.1.1 Khái niệm 66 nl w 5.1.1.2 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn để đánh giá ô nhiễm 66 d oa 5.1.1.3 Phân loại mức độ ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 67 an lu 5.1.2 Đánh giá tình hình nhiễm hợp chất Nito NDĐ khu vực Hà Nội 68 nf va 5.1.2.1 Đánh giá chung 68 oi lm ul 5.1.2.2 Đánh giá tình hình nhiễm hợp chất Nito nước đất vùng nghiên cứu 77 z at nh 5.2 Nguồn gốc chế ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 89 z 5.2.1 Cơ sở việc sử dụng đồng vị 15N nghiên cứu xác định nguồn gốc gm @ hợp chất Nito 89 l 5.2.2 Nguồn gốc chế ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 90 m co 5.2.2.1 Thành phần đồng vị 15N trầm tích 90 an Lu 5.2.2.2 Thành phần đồng vị 15N nước đất 96 n va ac th si 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 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC HÌNH Hình : Chu trình chuyển hóa Nito môi 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 lu Hình 7: Vị trí lấy lỗ khoan bãi thí nghiệm Nam Dư 46 an Hình 8: Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước đất 47 va n Hình 9: Sơ đồ nhồi bẫy nước 51 tn to Hình 10: Sơ đồ lắp đặt phân tích mẫu rắn 52 ie gh Hình 11: Đồ thị tương quan hàm lượng Mg2+ Ca2+ NDĐ tầng qh 57 p Hình 12 : Đồ thị biểu diễn tham số thống kê hàm lượng TDS NDĐ tầng Holocen w Pleistocen 62 oa nl Hình 13: Bản đồ trạng nhiễm Amoni NDĐ tầng qh mùa khô 2012 73 d Hình 14: Bản đồ trạng nhiễm Amoni NDĐ tầng qh mùa mưa 2012 74 lu va an Hình 15: Bản đồ trạng nhiễm Amoni NDĐ tầng qp mùa khô 2012 75 nf Hình 16: Bản đồ trạng nhiễm Amoni NDĐ tầng qp mùa mưa 2012 76 oi lm ul 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 z at nh 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 z Hình 21: Biến thiên hàm lượng Amoni NDĐ khu vực Nam sông Hồng 85 @ gm Hình 22: Biến thiên hàm lượng Amoni điểm P.61 – nhà máy nước Pháp Vân 88 m co l 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 an Lu Hình 25: Đóng góp thành phần 15N môi trường 90 n va ac th si 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 lu Hình 33: Minh hoạ bãi giếng dạng đường thẳng 103 an Hình 34: Minh hoạ bãi giếng dạng diện tích 103 va n Hình 35: Minh họa mặt cắt lỗ khoan quan trắc 104 tn to Hình 36: Minh họa mặt cắt lỗ khoan quan trắc vùng canh tác 104 ie gh Hình 37 : Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm 107 p 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 d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 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 lu Bảng 6: Các bãi chơn lấp rác Hà Nội 41 an Bảng7: Thống kê điểm khảo sát xả thải 42 va n Bảng 8: Mẫu xây dựng đường chuẩn 48 tn to Bảng 9: Đặc trưng thống kê nồng độ TPHH NDĐ khu vực nghiên cứu 56 ie gh Bảng 10: Đặc trưng thống kê nồng độ TPHH NDĐ tầng qp 59 p 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 w oa nl Bảng 13: Kết phân tích nguyên tố vi lượng NDĐ tầng Pleistocen 62 d Bảng 14: Cơ sở đánh giá ô nhiễm hợp chất Nito nước đất 67 lu an Bảng 15: Phân loại mức độ nhiễm bẩn nước đất hợp chất Nito 68 nf va Bảng 16: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito nước đất 70 oi lm ul 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 z at nh vực Bắc Sông Hồng 79 Bảng 19: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qh khu z vực Bắc Sông Hồng 80 @ gm Bảng 20: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ qp khu vực Gia m co l Lâm 83 Bảng 21: Đặc trưng thống kê hàm lượng hợp chất Nito NDĐ tầng qh khu an Lu vực Gia Lâm 84 n va ac th si 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 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si bẩn giải pháp xử lý Trong khu vực nghiên cứu, bãi rác Tam Hiệp, nghĩa trang Văn Điển bãi rác Mễ Trì xác định nguồn gây nhiễm lớn điển hình Bên cạnh loạt nguồn gây ô nhiễm nhỏ khác Bãi rác Mễ Trì phần hồ Mễ Trì, chọn làm bãi rác từ năm 1992 sau bãi rác Tam Hiệp đầy Đây bãi rác cũ nên lúc đầu rác đổ tự theo kiểu đầy ô chuyển sang ô khác, không san phẳng, khơng có rào che chắn, khơng áp dụng chống ô nhiễm môi trường thu xử lý nước rác, xử lý khí gas, lu chống nhiễm đất Sau đó, chất thải cao mặt đất bãi xây dựng rào bảo an vệ kim loại cũ Hàng ngày rác không phủ đất đặn khơng có va n hệ thống cách ly với nước xung quanh, khơng có xanh quanh bãi Đến năm 1996 tn to mơi xây dựng đê bao quanh bãi, cao mặt đất khoảng 1,5m hầu hết rào ie gh vách containner Tháng năm 2008 bãi rác bị đóng cửa Hiện nay, theo ước p tính rác bãi rác Mễ Trì đổ cao mặt ruộng xung quanh từ đến 5m Chiều dầy lớn lớp rác 8,9m, trung bình 7,8 - 8,5m với thành phần chủ yếu rác w oa nl phân huỷ dở dang, lẫn nhiều thành phần nylon, cao su, vải vụn chưa kịp phân d huỷ Đây nguồn cung cấp Amoni cho nước đất Theo nghiên cứu, bãi rác Mễ lu an Trì nằm phễu hạ hấp cục tầng chứa nước Qh Qp với tâm phễu hạ nf va thấp nhà máy nước hạ Đình, nước ngầm nhiễm bẩn Amoni phân hủy oi lm ul vật chất hữu có hướng vận động từ bãi rác đến nhà máy nước Hạ Đình, gây ô nhiễm cho nước đất khu vực z at nh Bãi rác Tam Hiệp có thời gian hoạt động từ năm 1992 đến năm 1997 với diện tích 8,08 (dung tích ước lượng khoảng 2.000.000 m3) Tương tự bãi rác Mễ Trì, z bãi rác kiểu cũ nên rác thải đổ tự do, khơng có biện pháp để xử lý @ gm hay chống ô nhiễm môi trường Đối với bãi rác Mễ Trì, rác thải đổ trực tiếp lên m co l bề mặt nên nguồn gây nhiễm bẩn Amoni trực tiếp cho nước đất tầng Holocen Ở bãi rác Tam Hiệp, bóc bỏ lớp trầm tích Holocen trên, đổ rác lên an Lu tầng trầm tích Pleistocen nên nhiễm bẩn bãi rác ảnh hưởng đến tầng chứa n va ac th 106 si nước sâu – tầng Pleistocen Bên cạnh bãi rác Tam Hiệp nghĩa trang Văn Điển xây dựng từ năm 1957 với diện tích 17,7 Nghĩa trang xây dựng từ lâu trình xây dựng vào hoạt động, người ta không tiến hành biện pháp bảo vệ mơi trường Cùng với bãi rác Tam Hiệp, hai điểm ô nhiễm tạo nên nguồn gây ô nhiễm lớn cho khu vực Để khống chế nguồn ô nhiễm này, tác giả đề xuất sử dụng biện pháp kĩ thuật sau: Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm quanh vùng nhiễm (Hình lu - an 37) Vị trí đặt cơng trình hút nước, chế độ làm việc, số lượng lỗ khoan, hay hào phụ va n thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn cụ thể Khi áp dụng biện pháp trước hết phải p ie gh tn to giải trước vấn đề sử dụng xử lý nước hút lên từ giếng d oa nl w oi lm ul nf va an lu Hình 37 : Sử dụng giếng hút nước để hạ thấp mực nước ngầm Bơm oxy chất dinh dưỡng vào tầng chứa để thúc đầy biến đổi sinh học, làm tan dần dải ô nhiễm (Hình 38 ) Do chất thải nằm thấp mực nước ngầm nên xây dựng tường chắn z @ - z at nh - gm thẳng đứng thấm nước để ngăn hạ thấp mực nước ngầm, không cho qua m co l khu vực chất nhiễm (Hình 39) an Lu n va ac th 107 si lu an Hình 38: Bơm chất dinh dưỡng vào tầng chứa để thúc đẩy biến đổi sinh học n va p ie gh tn to d oa nl w va an lu oi lm ul nf Hình 39: Tường chắn thẳng đứng để hạ thấp mực nước ngầm Các phương pháp hóa học xử lý amoni nước cấp z at nh Phương pháp Clo hoá Clo gần chất oxi hóa mạnh có khả oxi hố amoni/amoniac nhiệt độ z phịng thành N2 Khi hồ tan Clo nước tuỳ theo PH nước mà Clo nằm @ Cl2 + H2O HCl + HClO (PH8) m co HClO l gm dạng HClO hay ion ClO- có phản ứng theo phương trình: an Lu n va ac th 108 si Khi nước có NH4+ xảy phản ứng sau: HClO + NH3 = H2O + NH2Cl (Monocloramin) HClO + NH2Cl = H2O + NHCl2 (Dicloramin) HClO + NHCl2 = H2O + NCl3 (Tricloramin) Nếu có Clo dư xảy phản ứng phân huỷ Cloramin lu HClO +2 NH2Cl = N2 + 3Cl- + H2O an n va Lúc lượng Clo dư nước sẻ giảm tới số lượng nhỏ xảy phản ứng Những nghiên cứu trước cho thấy, tốc độ phản ứng Clo với hợp chất hữu gh tn to phân huỷ Cloramin p ie nửa so với phản ứng với amoni Khi amoni phản ứng gần hết, Clo dư w phản ứng với hợp chất hữu có nước để hình thành nhiều hợp chất Clo có oa nl mùi đặc trưng khó chịu Trong khoảng 15% hợp chất nhóm THM- d trihalometan HAA-axit axêtic halogen chất có khả gây ung thư bị an lu hạn chế nồng độ nghiêm ngặt Ngoài với lượng Clo cần dùng lớn, vấn đề an tồn nf va trở nên khó giải nhà máy lớn Đây lý khiến phương pháp khó áp dụng oi lm ul Clo hoá đơn giản mặt thiết bị, rẻ mặt kinh tế xây dựng z at nh Phương pháp kiềm hóa làm thống z @ NH3 (khí hồ tan) + H+ ; pka = 9,5 m co l NH4+ gm Amoni nước tồn dạng cân bằng: an Lu n va ac th 109 si Như vậy, PH gần có lượng nhỏ khí NH3 so với ion amoni Nếu ta nâng PH tới 9.5 tỷ lệ [NH3]/[ NH4+] = 1, tăng PH cân chuyển phía tạo thành NH3 Khi áp dụng kỹ thuật sục khí thổi khí NH3 bay theo định luật Henry, làm chuyển cân phía phải: NH4+ + OH- NH3 + H2O Trong thực tế PH phải nâng lên xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi NH3 mức lu 1600 m3 khơng khí/ m3 nước trình phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường an Phương pháp áp dụng cho nước thải, khó đưa nồng độ NH4+ va n xuống 1,5mg/l nên áp dụng để xử lý nước cấp to Quá trình trao đổi ion q trình hố lý thuận nghịch xảy phản ie gh tn Phương pháp trao đổi ion p ứng trao đổi ion dung dịch điện ly với ion bờ mặt bên nl w pha rắn tiếp xúc với Q trình trao đổi ion tuân theo định luật bảo toàn d oa điện tích, phương trình trao đổi ion mơ tả cách tổng quát sau: AB + X- va an lu AX + B- CD + Y+ oi lm ul nf CY + D+ Trong AX chất trao đổi anion, CY chất trao đổi cation z at nh Phản ứng trao đổi phản ứng thuận nghịch, chiều thuận gọi chiều trao đổi, chiều nghịch gọi chiều phản ứng tái sinh Mức độ trao đổi ion phụ thuộc z gm @ vào: ● Nồng độ ion có dung dịch m co l ● Kích thước hố trị ion an Lu n va ac th 110 si ● Bản chất chất trao đổi ion ● Nhiệt độ Nhựa trao đổi ion dạng rắn dùng để thu ion định dung dịch giải phóng vào dung dịch lượng tương đương ion khác có dấu điện tích Nhựa trao đổi cation (Cationit) hợp chất cao phân tử hữu có chứa nhóm chức có khả trao đổi với cơng thức chung RX Trong R gốc hữu phức tạp, là: COOH-, Cl-,…Phản ứng trao đổi cation chất trao lu an đổi cation có dung dịch va n R-H(Na) + NH4+ R-NH4 + H+(Na+) tn to + Ca2+ 2R-H + 2H+ gh R2Ca p ie Chất trao đổi ion có sẳn tự nhiên loại khống sét, quan w trọng zeolit, loại sợi,…cũng chất vô tổng hợp (aluminosilicat, oa nl aluminophotphat,…) hữu (nhựa trao đổi ion) Trong thực tế nhựa trao đổi ion d sản xuất ứng dụng rộng rải Trong nước ngầm ion amoni (thường lu an chiếm tỉ lệ thấp so với cation khác) cịn tồn cation hố trị I hoá trị II nf va Ca2+, Mg2+, K+, Na+,…phần lớn nhựa cation có độ chọn lọc thấp ion amoni oi lm ul Để ứng dụng thực tiễn cần tìm chất trao đổi ion có độ chọn lọc cao ion amoni Trong đó, Zeolic đặc biệt loại Clinoptilolit tự nhiên đáp ứng z at nh đồi hổi Clinoptilolit loại Zeolic tự nhiên có cơng thức hoá học (Na4K4)Al20O40.20H2O, độ lớn mao quản nằm khoảng 3-8A0, độ xốp khoảng z 34% Độ chọn lọc Clinoptilolit ion amoni tuân theo thứ tự: @ m co l gm Cs+>Rb+>K+>NH4+>Ba2+>Na+>Ca2+>Fe2+>Al3+Mg2+>Li+ an Lu n va ac th 111 si Từ dãy chọn lọc cho thấy hầu hết cation có mặt nước tự nhiên như: Ca2+, Mg2+, Na+ có tính chọn lọc so với amoni tính chọn lọc amoni gần ngang với Kali Phương pháp sinh học Ở phương pháp sinh học bao gồm hai trình nối tiếp nitrat hoá khử nitrat hoá sau: Q trình nitrat hố: lu an Q trình chuyển hoá mặt hoá học viết sau: va n NH4+ + 1,5O2 → NO2- + 2H+ + H2O to Phương trình tổng: p ie gh tn NO2- + 0,5O2 → NO3- → NO3- + 2H+ + H2O oa nl w NH4+ + 2O2 d Đầu tiên, amoni oxy hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn Nitrosomonas, an lu Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus Sau ion nitrit bị oxy hóa thành nitrat nf va nhờ vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus Các vi khuẩn nitrat hóa oi lm ul Nitrosomonas Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn tự dưỡng hóa Năng lượng sinh từ phản ứng nitrat hóa (Nitơ amoni chất nhường điện tử) vi khuẩn sử dụng z at nh trình tổng hợp tế bào Nguồn cacbon để sinh tổng hợp tế bào vi khuẩn cacbon vơ (HCO3- chính) Ngồi chúng tiêu thụ mạnh O2 z gm @ Quá trình thường thực bể phản ứng sinh học với lớp bùn dính bám vật liệu mang - giá thể vi sinh Vận tốc q trình oxy hóa nitơ amoni l m co phụ thuộc vào tuổi thọ bùn (màng vi sinh vật), nhiệt độ, pH môi trường, nồng độ vi sinh vật, hàm lượng nitơ amoni, oxy hòa tan, vật liệu lọc Các vi khuẩn nitrat hóa có an Lu khả kết hợp thấp, việc lựa chọn vật liệu lọc nơi màng vi sinh vật dính n va ac th 112 si bám có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất làm tương quan sản phẩm phản ứng sinh hóa Sử dụng vật liệu mang phù hợp làm giá thể cố định vi sinh cho phép giữ sinh khối giá thể, tăng tuổi thọ bùn, nâng cao ổn định hiệu suất xử lý khối tích cơng trình tránh sốc thay đổi điều kiện môi trường Q trình khử nitrat hố: Để loại bỏ nitrat nước, sau cơng đoạn nitrat hóa amoni khâu khử nitrat lu an sinh hóa nhờ vi sinh vật dị dưỡng điều kiện thiếu khí (anoxic) Nitrit nitrat n va chuyển thành dạng khí N2 gh tn to Q trình khử nitrat hố tổng hợp bốn phản ứng nối tiếp nhau: NO2- NO N2O N2 p ie NO3- w Quá trình đòi hỏi nguồn chất (chất cho điện tử) chúng chất hữu oa nl (phổ biến axit axetic), H2 S Khi có mặt đồng thời NO3- chất cho điện tử, d chất cho điện tử bị oxi hoá, đồng thời NO3- nhận điện tử khử N2 lu va an Vi khử tham gia vào trình khử nitrat bao gồm:Bacilus, Pseudômnas, ul nf Methanomonas, Paracocas, Spiritum, Thiobacilus, … oi lm Để thực phương pháp này, người ta cho nước qua bể lọc kỵ khí với vật liệu z at nh lọc, nơi dính bám sinh trưởng vi sinh vật khử nitrat Q trình địi hỏi nguồn chất - chất cho điện tử Chúng chất hữu cơ, H2S, vv Nếu z nước khơng có oxy có mặt hợp chất hữu mà vi sinh hấp thụ được, gm @ mơi trường anoxic, vi khuẩn dị dưỡng sử dụng NO3- nguồn ôxy để ôxy l hóa chất hữu (chất nhường điện tử), cịn NO3- (chất nhận điện tử) bị khử thành khí m co nitơ an Lu n va ac th 113 si Vi khuẩn thu lượng để tăng trưởng từ trình chuyển hố NO3- thành khí N2 cần có nguồn cacbon để tổng hợp tế bào Do khử NO3- sau q trình nitrat hóa mà thiếu hợp chất hữu chứa cacbon phải đưa thêm chất vào nước Hiện nay, người ta thường sử dụng khí tự nhiên (chứa metan), rượu, đường, cồn, dấm, axetat natri, vv Axetat natri hố chất thích hợp Đây phương pháp xử lý amoni nhiều nhà khoa học nước quan tâm nghiên cứu cho nhiều kết khả quan Mặc dù xử lý sinh học lu thực nhiều trình vật lý, hoá học hoá lý phương pháp an n va sinh học lại mang ý nghĩa hoàn toàn khác ngày trở nên quan trọng phẩm nước, không gây ô nhiễm thứ cấp đồng thời cho sản phẩm nước với gh tn to Phương pháp vi sinh xuất phát từ tính xử lý dể dàng sản p ie chất lượng hoàn toàn bảo đảm mặt hoá chất độc hại ổn định hoạt tính d oa nl w sinh học, chất lượng cao (cả mùi, vị tính ăn mịn) oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th 114 si KẾT LUẬN Kết nghiên cứu hình thành hợp chất Nito nước đất vùng Hà Nội cho phép tổng quát bới kết luận sau đây: Vùng nghiên cứu có điều kiện khí tượng, thủy văn tốt để tàng trữ trữ lượng nước đất lớn chất lượng tốt Tuy nhiên, bên cạnh đó, khu vực bị tác động loạt yếu tố tự nhiên nhân tạo gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nguồn nước: yếu tố địa chất (các tầng đất yếu, sét ẩm), cửa sổ địa chất lu thủy văn, tượng khai thác nước mức xả thải an n va Nước đất khu vực nghiên cứu chủ yếu nước nhạt với độ tổng khống hóa học đặc trưng Ơ nhiễm ngun tố vi lượng Fe, Mn, As phổ biến rộng gh tn to hóa tầng qh ln cao qp Bicacbonat Canxi Bicacbonat Canxi- Magie kiểu p ie khắp nước đất khu vực nghiên cứu Nhiễm bẩn hợp chất Nito nước đất khu vực nghiên cứu chủ nl w yếu ô nhiễm Amoni Hàm lượng Amoni nước đất tầng qh qp d oa cao phân bố diện rộng Hàm lượng Amoni nước đất tầng qh cao an lu tầng qp dao động mạnh theo mùa Trong giai đoạn nghiên cứu, nhiễm bẩn Amoni có va xu hướng tăng theo thời gian diện lượng hai tầng chứa Ô nhiễm Nitrit oi lm ul nf Nitrat xảy cục vài điểm quan trắc Theo diện mức độ nhiễm bẩn chia ba vùng nhỏ: nhiễm nhẹ phía nặng khu vực phía Nam thành phố z at nh Bắc sông Hồng, ô nhiễm vừa khu vực kẹp sông Hồng sông Đuống, ô nhiễm z gm @ Nguyên nhân gây nhiễm nước đất khu vực phía Nam thành phố chủ yếu q trình khống hóa vật chất hữu đa nguồn : vật chất hữu l m co có sẵn tầng chứa nước, thấm xuống nguồn thải bề mặt hoạt động nhân sinh, hoạt động sản xuất công nghiệp qua cửa sổ thủy văn hay an Lu phân bón động vật nơng nghiệp…Ngun nhân phụ đóng góp nguồn n va ac th 115 si vơ gây nên tình trạng ô nhiễm Amoni số khu vực canh tác khu vực nghiên cứu phía Bắc sơng Hồng ,Gia Lâm phía Nam vùng nghiên cứu Nhiễm bẩn hợp chất Nito có xu hướng mở rộng diện tích gia tăng hàm lượng Vì vậy, cần phải củng cố xây dựng hệ thông mạng lưới quan trắc khu vực địa phương để đảm bảo theo dõi diễn biến phát triển q trình nhiễm, nhằm có giải pháp xử lý kịp thời Tuy nước đất bị nhiễm bẩn số khu vực với mức độ khác có giải pháp hữu lu hiệu để phòng ngừa, giảm thiểu chống lại nhiễm bẩn đảm bảo chất lượng nước an sinh hoạt cho người dân./ n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th 116 si TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi Trường (2009), Hệ thống văn bảo vệ môi trường 2009, Quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam môi trường, Nhà xuất Thống kê, Hà Nội Nguyễn Kim Cương (1991), Địa chất thủy văn Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội lu an Nguyễn Văn Đản (2010), “Trữ lượng nước đất vùng thành phố Hà Nội va n định hướng điều tra đánh giá, khai thác sử dụng”, Tạp chí Các Khoa học Nguyễn Văn Đản, Nguyễn Thị Dung (2004), Hiện trạng nhiễm bẩn nước p ie gh tn to Trái Đất, Số 32(2)/6/2010, tr.117-123 đất vùng Hà Nội Tạp chí địa chất loạt A, Số 280/1-2/2004, Hà Nội nl w Trịnh Văn Giáp (2006), “ Sử dụng kĩ thuật đồng vị để nghiên cứu đánh giá d oa nguồn gốc nhiễm bẩn hợp chất Nito nước ngầm khu vực Hà Nội”, nf va nghệ an lu Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ, Bộ Khoa học Công oi lm ul Nguyễn Thị Hạ (2006), Sự hình thành thành phần hóa học nước đất trầm tích Đệ Tứ vùng đồng Bắc Bộ ý nghĩa cung cấp z at nh nước, Luận án tiến sĩ địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Văn Đản (2000), “Tổng quát đặc điểm địa chất thủy văn trầm tích z bở rời đồng châu thổ Việt Nam vấn đề cung cấp nước”, Hội @ gm thảo quốc tế "Ô nhiễm As: Hiện trạng, tác động đến sức khoẻ người m co l giải pháp phòng chống", Hà Nội12/2000, tr.55-69 an Lu n va ac th 117 si 8.Trần Duy Hùng (2013), Đánh giá tình hình suy thoái tài nguyên nước đất vùng thành phố Hà Nội đề xuất giải pháp bảo vệ, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 9.Trần Thị Hạ (2007), “Báo cáo quan trắc động thái nước đất vùng Hà Nội 2007”, lưu trữ Trung tâm quan trắc phân tích tài nguyên môi trường Hà Nội 10.Đặng Thị Thanh Lộc (2010), Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm nhà lu an máy nước Pháp Vân – Hà Nội biện pháp sinh học với vật liệu màng n va ngập nước mô hinh pilot, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Huế tn to 11 Liên đoàn Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước miền Bắc (2010), Báo cáo p ie gh kết xây dựng sở liệu tài nguyên nước vùng thành phố Hà Nội Lưu trữ Sở Tài nguyên Môi trường thành phố Hà Nội w 12 Phạm Khắc Liệu (2008), “Phát triển trình xử lý sinh học loại nitơ oa nl nước thải dựa cở sở phản ứng anammox” Tạp chí khoa học Đại Hoc d Huế, số 48/2008, tr.109-116 an lu 13.Trần Ngọc Lan (2007), Hóa học nước tự nhiên Nhà xuất Đại học Quốc va ul nf gia Hà Nội, Hà Nội z at nh gia Hà Nội oi lm 14.Đặng Mai (2004), Toán ứng dụng địa chất, Nhà xuất Đại học Quốc 15.Đặng Mai, Nguyễn Thùy Dương, Đặng Quang Khang (2010), “Đặc điểm địa z hóa trầm tích khu vực Hà Nội”, Hội nghị khoa học trường Đại học Khoa @ l gm học Tự nhiên Hà Nội, 11/2010, tr 80-88 16 Đặng Mai, Nguyễn Thùy Dương, Phạm Tiến Đức, Văn Thùy Linh, Nguyễn m co Văn Niệm, 2011 Ô nhiễm Arsen nước ngầm phía Tây Hà Nội: Hiện an Lu trạng nguyên nhân, Tạp chí Địa Chất, Loạt A, số 326/7, tr 17 – 27 n va ac th 118 si 17.Nguyễn Kim Ngọc nnk (2005), Thủy địa hóa học Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội 18 Phạm Quý Nhân (2008), “Nguồn gốc phân bố Amoni Arsenic tầng chứa nước đồng sông Hồng”, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ, Trường ĐH Mỏ Địa Chất, Hà Nội 19 Đặng Đức Nhuận, Bùi Học, Đinh Thị Bích Liễu, Đặng Anh Minh, Nguyễn Văn Hồn, Nguyễn Thị Hồng Thịnh (2006), “Nhận diện nguồn gốc ô nhiễm lu an Ammonium nước ngầm khu vực phía Nam Hà Nội kĩ thuật đồng n va vị”, Hội thảo quốc gia Địa sinh thái Công nghệ môi trường, Hà Nội, tr 20 Lê Thanh Tâm (2006), Nghiên cứu biến đổi hợp chất Nito đới p ie gh tn to 70-77 thơng khí khu vực Hà Nội, Luận án tiến sỹ Địa Chất, Trường Đại học Mỏ - w Địa chất, Hà Nội oa nl 21 Ngơ Quang Tồn (1995), Đặc điểm trầm tích lịch sử phát triển thành tạo đệ d tứ phần Đông Bắc đồng sông Hồng, Luận án tiến sĩ, lưu trữ Thư viện lu va an Quốc gia, Hà Nội ul nf 22 Vũ Nhật Thắng nnk (2003), Địa chất tài nguyên khoáng sản thành phố z at nh Tiếng Anh oi lm Hà Nội Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam xuất bản, Hà Nội 23 Appelo, C A J., and Postma, D (2005), Geochemistry, groundwater and z pollution, 2nd Ed A A.Balkema Publisher, Amsterdam, 2005, 649 pp @ l gm 24 C Kendal, Use of the δ18O and δ14N of nitrate to determine sources of nitrate in early spring run off in rorested catchments IAEA-SM-336/29 m co an Lu n va ac th 119 si 25 Dorina Murgulet , Geoffrey R Tick (2013), “Understanding the sources and fate of nitrate in a highly developed aquifer system”, Journal of Contaminant Hydrology (155), pp 69-81 26 Driscoll, Charles T; Whitall, David; Aber, John; Boyer, Elizabeth (2003), “Nitrogen pollution in the northeastern United States: Sources, effects, and management options”, Bioscience 53.4, pp 357-374 27.IAEA (2002), “Water and Environment Newsletter of the Isotope Hydrology lu an Section”, International Atomic Energy Agency Issue No 16, Nov 2002: n va 28 Janfang Jin, Yingxu Chen, Feier Wang, Norio Ogura (2004), “Detection tn to nitrate sources in urban groundwater by isotopic and chemical indicators, ie gh Hangzhoucity, China”, Environ Geology (45), pp 1017-1024 p 29 Jenny Norrman , Charlotte J Sparrenbom, Michael Berg, Dang Duc Nhan, w Pham Quy Nhan, Hakan Rosqvist, Gunnar Jack, Emma Sigvardsson, David oa nl Baric, Johanna Moreskog, Peter Harms-Ringdahl, Nguyen Van Hoan d (2008), “Arsenic mobilisation in a new well field for drinking water lu along the Red River, Nam Du, Hanoi”, Applied va an production ul nf Geochemistry(19), pp 3127–3142 oi lm 30 Qing Fu, Binghui Zheng, Xingru Zhao, Lijing Wang, Changming Li (2013), “Ammonia pollution characteristics of centralized drinking water sources in z at nh China”, Journal of Environmental Sciences (10), pp 1739–1743 z m co l gm @ an Lu n va ac th 120 si