TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG TP.HCM KHOA DIA CHAT VA KHOANG SAN
Si
A
Lol &
II
DIEP HUE MAN
UNG DUNG PHUONG PHAP THONG KE TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC DƯỚI DAT HUYỆN XUYÊN MỘC, TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP KỸ SƯ ĐỊA CHÁT HỌC
Mã ngành: 52440201
Trang 2TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG TP.HCM KHOA DIA CHAT VA KHOANG SAN
DO AN TOT NGHIEP
UNG DUNG PHUONG PHAP THONG KE TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC DƯỚI DAT HUYỆN XUYÊN MỘC, TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU
Sinh viên thực hiện: Diệp Huệ Mẫn MSSV: 0150100023
Khóa: 2012-— 2017
Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Hải Âu
Trang 3LOI CAM ON
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn ThS Nguyễn Hải
Âu đã tận tình chỉ dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian nghiên
cứu và thực hiện đồ án, để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất
Ngoài ra em xin cảm ơn các thầy cô khoa Địa chất và Khoáng sản trường đại học Tài nguyên và Môi trường Tp Hồ Chí Minh đã chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức cũng như các kinh nghiệm cho em trong suốt thời gian học tập tại trường vừa qua
Để có được kết quả đồ án tốt nghiệp như ngày hôm nay, em xin cảm ơn đến Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bà Rịa — Vũng Tàu đã cung cấp cho em các tài liệu cần
thiết để thực hiện đề tài
Và cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp 01 DH_DCMT đã ở bên động viên, cổ vũ tỉnh thần cho em trong suốt thời gian vừa qua Và xin gửi lời cảm
ơn đến gia đình đã ở bên chăm sóc và tạo điều kiện về thời gian để em có thể hoàn
thành tốt đồ án tốt nghiệp
Trang 4TÓM TẮT 2-222222222222222222222222222222222 222222222222222220201000111112222222ee 1 MỞ ĐẦU 2222222222222222222222222222 2.22222222222222222221222222222ree 2 1 TINH CAP THIET CUA ĐÈ TÀI .222222222222222222EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE2222222cczrrcce 2 2 MỤC TIÊU CỦA ĐÈ TÀI -22222222222222222222222222222222222222222222222222221.1 e6 5 3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU -2222222222222222222EEEEEEEEErrrrre 5 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 222222222222222222222EEEEEEEEEEEEEEEEEEEE2222zzrrcrrcce 6 9)?1/9)108119)1059)0/ 05 7 1.1 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 7
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nưỚc - + +22 +++s+s+zx+x+zzx+zezxzxerszszerree 7 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoải nước . -2- 5252252 52+++>+zzE+zeztzxsrszezeeree 9
1.1.3 Nhận xét chung ¿- + + +++2++++x+E+E+E+EEEE+EEEEEEEEEEEEEEEEETEEE.EEEErrkrrrrrrrrrrre 13
1.22.MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 222222EEEEEEEEEEEEEEEEEEEE2222222222222cce 13 Na sa” 13 1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 2-2222222EEEEEEEEEEE2212222122222222222222 2 15
1.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu - -=s=-5=+ 16 1.2.4 Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước 2-2 s+s<zs+zszsczeexczercee 21 1.2.5 Đặc điểm các thông số chất lượng nước dưới đấ -eeee 23
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -22222222222222222EErrrrrr 33 2.1.PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU -2:22222222222222222222EZZ2Zzzr+2 33 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÔNG HỢP VÀ XỬ LÝ SÓ LIỆU . 2 34 2.3 PHƯƠNG PHÁP THÓNG KÊ MÔ TẢ -22222222222222222222227727222222-2ee 34 2.4 PHƯƠNG PHÁP KIÊM ĐỊNH TRƯNG BÌNH TƠNG THẺ 34
2.4.1 Kiểm tra phân phối chuẩn và phương sai đồng nhất 2¿ 35
2.4.2 Kiểm định phi tham số Kruskal — Wallis -222ccczz+222222zzzzce 36 2.5 PHƯƠNG PHÁP THÓNG KÊ ĐA BIÉN 2222222222222222222777277272222Eee 37 2.5.1 Phân tích thành phần chính (PCA) . -222222222222222222222222222222-22 37
2.5.2 Phan 0099000 < 42
Trang 53.1.1 Chi số hiđrô của nước (pH) . -+222EE222222+2+2222222222222222222222222 e 47
3.1.2 Độ cứng của nước (TH) . ¿22+ +++++++z++E+E+zxzxexrrtzrerxrvrrrrrxrrererrrre 47 3.1.3 Tổng chất rắn hoà tan (TDS), -+2222E222222222222222211122222222711 e 48 3.1.4 lon Clo (CT) 22222222222222222222222222222222222222222222221212 49 E90 0m ,ÔỎÔ 49 E9 n0 9090 ,ÔỎ 49 3.1.7 Cadimi (Cđ) -2222222222222222222222222 2.2222222222222222 50 3.1.8 Crom IV (CTẾ”) -2222221522222E1 222227 2 Errrrreerre 50 k1 90 51 kh N‹ uy 51 ENnI 0) .,ÔỎ 51 3.1.12 Sắt (Fe) 22-2222 2H rrererrrerrrrrrerrreeerrre 52 3.2 KIEM DINH QUAN HE CUA CAC THONG SO Ở CÁC TANG CHUA )\0/9999/982791055 ¬ 52
3.3 CÁC NHÂN TÓ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐÉN CHÁT LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐÁT Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 222222222222222222222222222222222222222222222222222-ee 53
3.3.1 Mùa khơ 2222222222222222222222222222222222 2222.2222222222222222 xe 53
E2 0:6 3a Ơ 57
Trang 6BOD, BR-VT BVIV CA CLNDD CN -TTCN COD DO HCA Min NDD PCA SD Sig SPSS TDS WHO
DANH MUC TU VIET TAT
Nhu cau oxy sinh hoc (Biochemical Oxygen Demand) Tinh Ba Rịa —- Vũng Tàu
Bảo vệ thực vật
Phân tích cụm (Cluster Analys1s)
Chất lượng nước dưới đất
Công nghiệp — Tiểu thủ công nghiệp
Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand) Oxy hoà tan (Dissoved Oxygen)
Phân tích cụm thứ bac (Hierarchical Cluster Analysis) Không phát hiện Lỗ khoan Giá trị lớn nhất (Maximum) Giá trị nhỏ nhất (Minimum) Nước dưới đất
Phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis)
D6 léch chuan (Standard Deviation)
Mức ý nghĩa thống kê (Observed significance level)
Phần mềm thống kê cho các ngành khoa học (Statistical Package for the Social Sciences)
Tổng chất rắn hoà tan (Total Dissolved Solids)
Trang 7DANH MUC BANG
Bang 1.1 Dac điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đắt 2 22z22czzce- 22 Bảng 1.2 Tích số tan của một số hyđrôxIt kim loạI 22-55+5++c+ze>xzzezezss>+ 24
Bảng 1.3 Các thành phần chính, thứ yếu và vi lượng trong nước dưới đất tự nhiên 24
Bang 1.4 Tổng hợp hàm lượng các nguyên tố liên quan đến các thông số chất lượng nước trong đá bazan và đá trầm tích - 22222+++2222EEEEE2222222222227212222222 re 32 Bang 2.1 Vi tri cac tram quan trắc nước dưới đất thuộc khu vực nghiên cứu 33
Bảng 2.2 Mức ý nghĩa trong kiểm tra phân phối chuẩn và phương sai đồng nhat 35
Bảng 3.1 Thống kê mô tả các thông số chất lượng nước dưới đất vào mùa khô 48
Bảng 3.2 Thống kê mô tả các thông số chất lượng nước dưới đất vào mùa mưa 48 Bảng 3.3 Kết quả kiểm định giả thuyết về mới quan hệ chất lượng nước của các tầng
ni 5 .Ỏ 53
Bảng 3.4 Ma trận tương quan mùa khô - +22 2 5222+S#£E+E+£EzE+Eezxzxerxzezrrrezvrrsree 54 Bảng 3.5 Ma trận tương quan mùa Imưa + 2252 5++S+S££E+E+£+zE+Eeztzxerezvzxrrezerrsree 54 Bảng 3.6 Ma trận thành phần xoay vào mùa khô c222+22222EEEEEE222zzzzrrrrrr 56 Bảng 3.7 Ma trận thành phần xoay vào mùa mưa c22+2+222EEEEE2222zzzrrrrrrr 59 Bảng 3.8 Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn các thông số chất lượng nước theo các cụm giếng quan trắc vào mùa khô -cc222222EEEEEE22+++222272221211222222227772111122 re 61 Bảng 3.9 Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn các thông số chất lượng nước theo các
Trang 8DANH MUC HiNH
Hình 1.1 Vi tri khu vực nghiên cỨu - 2 52525+522E+*2E+E+EEzE+EeEtzEerrrterererrrrrrerrrre 14
Hình 2.1 Không gian biến Xp=l,p 222222222222222222222222112121211211121222222222 ee 39
Hình 2.2 Không gian cá nhân Nn=Ï,In -2-52©2+22+2++z+E+rErrerrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrree 39
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình tiến hành phân tích cụm . -222222222222222222222222222 43 Hình 2.4 Minh hoạ khoảng cách của đối tượng 222222++2222222222222222 rrrr 43 Hình 2.5 Ví dụ về biểu đồ cây -22 +++22222221122222222227221111122 2210 re 46
Trang 9TOM TAT
Hiện nay, trên thế giới đã ứng dụng rộng rãi các phương pháp thống kê vào các lĩnh vực môi trường bao gồm cả đánh giá chất lượng nước mặt và nước dưới đất Cùng với xu hướng đó, đề tài nghiên cứu đã ứng dụng các phương pháp thống kê vào đánh giá chất lượng nước dưới đất ở huyện Xuyên Mộc tỉnh Bà Rịa — Vũng Tàu Tập dữ liệu quan trắc bao gồm các thông số pH, TH, TDS, CT, F, NO;, Cd, Cr“, Cu, Zn, Mn,
Fe duoc thu thap tai 14 vi tri quan trắc thuộc mạng lưới quan trắc nước dưới đất của tỉnh Bà Rịa — Ving Tau tại huyện Xuyên Mộc, vào mùa khô và mùa mưa Nghiên cứu
ứng dụng các phương pháp thống kê gồm phương pháp thống kê mô tả, kiểm định
trung bình tổng thể, phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (CA) vào đánh giá chất lượng nước dưới đất nhằm đưa ra được các nhân tố chính ảnh hưởng đến
chất lượng nước dưới đất dựa vào mối quan hệ của các thông số chất lượng nước và phân cụm các giếng có đặc điểm tương đồng với nhau về chất lượng nước dưới đất Kết quả ứng dụng các phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất
tại huyện Xuyên Mộc đưa ra được 3 nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất, bao gồm: Quá trình hoà tan của các khoáng vật, biểu hiện quá trình địa hoá của Fe-Mn trong nước dưới đất và sự ảnh hưởng của các hoạt động nhân tạo trên mặt
đất Các thành phần chính này giải thích được 66,290% tổng biến thiên phương sai của dữ liệu vào mùa khô và 69/201 % tổng biến thiên phương sai của dữ liệu vào mùa
Trang 10MO DAU
Để mở đầu cho đồ án tốt nghiệp, chương này xin giới thiệu tóm tắt về các vấn đề cơ bản của đề tài nghiên cứu, bao gồm: tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu của đề tài, nội dung và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu
1 TINH CAP THIET CUA DE TAI
Nước có vai trò vô cùng quan trọng trong việc duy trì sự sống trên trái đất Day là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá cần cho mọi sự sống và phát triển của con người và bất cứ sinh vật nào Ngoài ra, trong các hoạt động kinh tế, nước vừa là môi trường vừa là đầu vào cho các quá trình sản xuất nông nghiệp và công nghiệp Trong khi nhu cầu về nước của con người ngày càng tăng cao do sự gia tăng dân số thì việc cung cấp nước sạch trên thế giới đang từng bước giảm đi Mặc dù sự nhận thức về tầm quan
trọng của việc bảo vệ nguồn nước cho nhu cầu sinh hoạt và đảm bảo cuộc sống đã
được đề cập nhiều trong các thập niên vừa qua nhưng vấn đề này chỉ mới được quan tâm và được xem là vấn đề hàng đầu cần giải quyết trong nhiều năm trở lại đây khi mà nguồn nước phục vụ cho con người đang ngày càng cạn kiệt và không đảm bảo chất lượng đến mức báo động
Trong tự nhiên nước thường được chia thành 4 nhóm, bao gồm: nước mưa;
nước mặt; nước dưới đất; nước trong không khí, đất đá và các sinh vật sống (Lâm
Minh Triết, 2006) Trong đó nguồn nước thiên nhiên được lựa chọn để phục vụ cho
mục đích cấp nước chủ yếu là nước mặt (sông, suối, ao, hồ) và nước dưới đất Trong 2 nguồn cung cấp nước này, nước mặt là nguồn cung cấp dễ tiếp cận và dễ khai thác hơn với con người, tuy nhiên đây cũng là nguồn nước dễ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiều
nguồn ô nhiễm từ các hoạt động trên bề mặt trái đất Trong khi đó, nguồn nước dưới
đất lại ít bị ảnh hưởng hơn do các tầng chứa nước này đều nằm bên dưới bề mặt của
trái đất
Tại Việt Nam, nước dưới đất là một nguồn cung cấp chính cho nhu cầu sinh hoạt và các hoạt động sản xuất Tuy nhiên, việc khai thác nước dưới đất quá mức tại các khu đô thị, khu công nghiệp tập trung, các nhà máy sản xuất công nghiệp có nhu cầu sử dụng nước cao, các vùng chuyên canh cây công nghiệp, các vùng nuôi tôm sú
Trang 11đến chất lượng của nguồn nước này
Tinh Ba Ria — Ving Tau 1a vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, nhu cầu sử dụng nước trên địa bàn tỉnh ngày càng cao Song song với nước mặt, nước dưới đất là nguồn cung cấp nước chính cho hoạt động phát triển kinh tế và sử dụng nước cho sinh hoạt
của nhân dân Tuy nhiên chất lượng nước dưới đất lại bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố
khác nhau, bao gồm: đặc điểm địa hóa của tầng chứa nước, sự nhiễm mặn và các hoạt động nhân tạo của con người,
Trong dé tai này, khu vực được lựa chọn nghiên cứu là huyện Xuyên Mộc, thuộc tỉnh Bà Rịa — Vũng Tàu Huyện Xuyên Mộc là huyện có diện tích lớn nhất tỉnh
Bà Rịa — Vũng Tàu với tổng lượng khai thác nước dưới đất đứng thứ hai của tỉnh là 53.067 mỶ/ngày, trong đó: sử dụng cho ăn uống, sinh hoạt là 30.801m/ngày, sử dụng cho sản xuất 14 22.266 m/ngày (Phan Văn Tuyến, 2015) Đây là huyện nằm ở ven
biển của tỉnh BR-VT có tiềm lực mạnh về kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực về nông
nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi), du lịch, nuôi trồng chế biến thủy sản Do đó, trước sức
ép về phát triển kinh tế và xã hội, nhu cầu khai thác nước của huyện ngày càng tăng,
dẫn đến chất lượng nước dưới đất tại đây có nguy cơ bị ô nhiễm
Nhận biết được nước dưới đất là nguồn tài nguyên rất quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế của mỗi địa phương, tỉnh Bà Rịa — Vũng Tàu đã thực hiện nhiều nghiên cứu điều tra nguồn tài nguyên này, nhà nước đã đầu tư vào các đề án, đề
tài nghiên cứu về nước dưới đất như lập bản đồ ĐCTV; đánh giá chất lượng và trữ lượng NDĐ, v.v (Phan Văn Tuyến, 2015) Năm 2010, dự án “Nghiên cứu và xây
dựng mạng Quan trắc NDD tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu” do Liên đoàn Quy hoạch và Điều
tra Tài nguyên nước Miền Nam thực hiện đã hồn thành cơng tác xây dựng các trạm quan trắc, đang tiến hành quan trắc động thái NDĐ và lấy mẫu quan trắc chất lượng nước dưới đất trên toàn tỉnh (Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam, 2011) trong đó có cả huyện Xuyên Mộc Trong công tác đánh giá chất lượng nước dưới đất, phương pháp được tỉnh áp dụng hiện nay là dựa theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về đánh giá chất lượng nước Đối với đánh giá và giám sát chất lượng nguồn nước dưới đất, quy chuân kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm (QCVN 09-MT: 2015/BTNMT) được áp dụng để quy định giá trị giới hạn cho phép của các
Trang 12quan trắc chỉ được sử dụng để so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia mà chưa khai thác được hết thông tin của bộ dữ liệu như các nguồn ảnh hưởng chính đến chất lượng nước, hay mối quan hệ của các thông số này với nhau, các giếng quan trắc tương đồng
về chất lượng nước
Trong nhiều năm gần đây, vai trò của thống kê trong phân tích dữ liệu môi trường ngày càng quan trọng Các phương pháp thống kê giúp các nghiên cứu mang
tính định lượng hơn Ngoài ra phần lớn các dữ liệu môi trường là đa biến, có sự biến
thiên lớn trong môi trường hóa sinh của tự nhiên Do đó, phương pháp thống kê cung cấp các công cụ hữu ích giúp phân tích các dữ liệu đơn giản hơn và biến chúng thành thông tin có ích trong công tác quản lý môi trường
Hiện nay phương pháp thống kê được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có cả lĩnh vực môi trường nói chung và công tác quan trắc môi trường nước nói riêng Phân tích thống kê bao gồm nhiều kỹ thuật thống kê khác nhau, chăng hạn như:
- Phân tích thống kê mô tả: Đây là phương pháp trình bày số liệu dưới dạng các
đại lượng thống kê, dùng để mô tả sự biến thiên của tập dữ liệu thu thập được
- Kiểm định trung bình tổng thể: dùng để xem xét các mối quan hệ của các dữ liệu quan trắc
- Phân tích cụm (Cluster Analysis — CA), phân tích thành phần chính (Principlal Component Analysis — PCA) thuộc phân tích thống kê đa biến: giúp phân tích các ma
trận dữ liệu phức tạp để hiểu rõ hơn về chất lượng nước, đặc biệt là hệ thống dữ liệu
phức tạp bao gồm nhiều thông số của nước dưới đất, mức độ tương quan giữa các thông số này là khác nhau và mỗi thông số có thể phản ánh một khía cạnh của chất
lượng nước dưới đất Các kỹ thuật thống kê này cho phép xác định các nhân tố chính
đại diện cho chất lượng nước và phân cụm các giếng dựa vào sự tương đồng nhau về
chất lượng nước
Trang 13tin từ bộ dữ liệu quan trắc để phục vụ trong công tác đánh giá chất lượng nước dưới đất của khu vực nghiên cứu, đảm bảo an toàn trong sử dụng nước dưới đất cho sinh
hoạt và các hoạt động sản xuất trên địa bản huyện
2 MỤC TIÊU CỦA ĐÈ TÀI
a) Mục tiêu nghiên cứu tổng quát
Đánh giá chất lượng nước dưới đất huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa — Vũng Tàu bằng các phương pháp thống kê
b) Mục tiêu nghiên cứu cụ thể
- Đưa ra các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất
- Phân cụm các giếng có các đặc điểm tương đồng với nhau về chất lượng nước
dưới đất
3 NOI DUNG VA PHAM VI NGHIEN CUU
a) Nội dung nghiên cứu
Các nội dung chính cần nghiên cứu của đề tài như sau: % Nội dung 1: Tổng quan tài liệu
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu - Đặc điểm địa chất thủy văn của các tầng chứa nước của khu vực nghiên cứu
- Thành phần thạch học của các tầng chứa nước - Đặc điểm các thông số chất lượng nước dưới đất
+ Nội dung 2: Ứng dụng các phương pháp thống kê vào đánh giá chất lượng nước dưới đất
- Ứng dụng phương pháp thống kê mô tá để biểu diễn sự biến thiên của các
thông số chất lượng nước dưới đất
- Ứng dụng phương pháp kiểm định trung bình tổng thể để kiểm định mối quan hệ của các thông số chất lượng nước dưới đất
- Sử dụng phương pháp phân tích thành phần chính để đưa ra các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp phân tích cụm để nhóm các giếng quan trắc có các đặc điểm tương đồng với nhau về chất lượng nước dưới đất
Trang 14“+ Khu vuc nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu của đề tài là huyện Xuyên Mộc, tinh Ba Ria — Vũng Tàu + Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu bao gồm 12 thông số chất lượng của nước dưới đất: pH,
TH, TDS, Cl’, F, NO;', Cd, Cr®*, Cu, Zn, Mn, Fe 4 PHUONG PHAP NGHIEN CUU
Các phương pháp chính trong nghiên cứu bao gồm: Phương pháp thu thập tài liệu
Phương pháp tổng hợp và xử lý dữ liệu Phương pháp thống kê mô tả
Phương pháp kiêm định trung bình tổng thể
Phương pháp thống kê đa biến, gồm 2 kỹ thuật chính là: Phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm (CA)
Trang 15CHUONG 1 TONG QUAN
Chương này dành để trình bày tổng quan các nội dung về đề tài nghiên cứu được thu thập và tổng hợp từ các tài liệu trong và ngoài nước, gồm: các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài; Các đặc điểm đặc trưng về khu vực nghiên cứu là cơ sở lý luận của đề tài như đặc điểm tự nhiên,
kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu và đặc biệt là đặc điểm địa chất thuỷ văn, đặc
điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu và đặc điểm
của các thông số chất lượng nước dưới đất
1.1 TÔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nước ta hiện nay, các kỹ thuật thống kê như PCA, CA cũng được ứng dụng rộng rãi, nhưng chủ yếu là các ngành kinh tế và xã hội Ở lĩnh vực môi trường, kỹ thuật này chỉ mới bước đầu được ứng dụng để đánh giá chất lượng nước mặt, điển hình như nghiên cứu của nhóm tác giả Nguyễn Hải Âu và các cộng sự đã áp dụng kỹ thuật phân tích thống kê đa biến phân tích số liệu chất lượng nước trên lưu vực sông
Thị Tính, tỉnh Bình Dương (Nguyễn Hải Âu và cộng sự, 2014) và nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật thống kê đa biến để đánh giá chất lượng nước sông Như Ý, tỉnh Thừa Thiên Huế của tác giả Nguyễn Minh Kỳ và cộng sự (Nguyễn Minh Kỳ và Nguyễn
Hoàng Lâm, 2014)
Trong nghiên cứu đánh giá chất lượng nước ở sông Thị Tính, tỉnh Bình Dương của tác giả Nguyễn Hải Âu và cộng sự, các phương pháp thống kê như: thống kê mô
tả, phân tích thành phần chính (PCA), phân tích cụm (CA) đã được áp dụng để giải
thích bộ dữ liệu phức tạp được quan trắc vào mùa khô năm 2012 và 2013 của các thông số chất lượng nước mặt như DO, BOD; và một vài thơng số vật lý, hố học
khác Kết quả ứng dụng các phương pháp thống kê như sau:
- Phương pháp thống kê mô tả cho thấy các thông số chất lượng nước tương đối
đồng nhất và có độ lệch chuẩn khá thấp
- Phân tích cụm đã nhóm các vị trí lấy mẫu dựa vào tính tương đồng về chất
Trang 16bởi các nguồn thải trên lưu vực sông Thị Tính Cụm 2 bao gồm các vị trí bị ảnh hưởng
bởi thuý triều từ sông Sài Gòn và tiếp nhận các nguồn thải trên lưu vực Cụm 3 gồm vị trí bị tác động lớn bởi các nguồn thải sinh hoạt từ đô thị, sản xuất công nghiệp và chăn nuôi trên lưu vực
- Kết quả phân tích thành phần chính ứng dụng phương pháp xoay varimax giải
thích được 94,290% tổng phương sai của tập dữ liệu nhận định rằng có 2 thành phần
chính ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Thị Tính gồm: thành phần chính thứ nhất
là các thông số PO, ”,N-NO;, N-NO;, N-NH;, COD, BOD; có đặc điểm chung là thành phần bị tác động từ nguồn thải nhân tạo từ đô thị, dân cư, công nghiệp; thành phần chính thứ 2 là các thông số nhiệt độ, pH, SS, CI có điểm chung là bị ảnh hưởng
bởi các nguồn tự nhiên như độ mặn từ ảnh hưởng của thuỷ triều, chất rắn lơ lững do
xói mòn đất, chất bẩn trên bề mặt lưu vực
Trong nghiên cứu của tác giả Nguyễn Minh Kỳ và cộng sự ở sông Như Ý, tỉnh Thừa Thiên Huế, phương pháp thống kê được sử dụng để đánh giá chất lượng nước mặt là: phương pháp thống kê mô tả, phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích
cụm (CA) Bộ dữ liệu quan trắc trong nghiên cứu được thu thập từ 5 trạm quan trắc
trên sông Như Ý từ tháng 3 đến tháng § gồm 6 thông sé (nhiét d6, DO, BOD;, COD, NO; , PO, ) Kết quả phân tích cho biết:
- Phương pháp thống kê mô tâ được sử dụng để cho thấy sự biến thiên các thông số chất lượng nước tại từng vị trí lấy mẫu từ tháng 3 đến tháng 8 Sau đó, giá trị trung bình được tính toán tại từng vị trí từ tháng 3 đến tháng 8 của các thông số này được so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt
(QCVN08:2008/BTNMT) vào chỉ ra hầu hết các thông số đều đạt thấp hơn giá trị giới
hạn BI và B2 nên chỉ được sử dụng cho mục đích tưới tiêu thuỷ lợi hay giao thông thuỷ và các mục đích tương đương khác
- Kết quả phân tích thành phần chính, sử dụng phương pháp xoay varimax giúp giải thích được 62,207% tổng biến thiên phương sai của tập dữ liệu quan trắc, đưa ra 2 thành phần chính ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Như Ý Trong đó, thành phần
Trang 17chính thứ 2 gồm các thông số NO;, PO, được nhận định có thể từ các nguồn thải
nông nghiệp như sử dụng phân bón hoá học cho biết thành phần chính thứ 2 bị ảnh hưởng bởi các chất dinh dưỡng
- Kết quả phân cụm thứ bậc được sử dụng để phân cụm các thông số chất lượng nước cho kết quả phân cụm thành 2 nhóm thông số chính tương tự như kết quả phân
tích thành phần chính, đó là: Cụm 1 gồm BOD;, COD, nhiệt độ và DO Cụm thứ 2
gồm NOy và PO¿”
Hiện nay, theo báo cáo về quan trắc chất lượng nước dưới đất ở tỉnh BR-VT, công tác đánh giá chất lượng nước dưới đất chủ yếu sử dụng các phương pháp như phân tích diễn biến chất lượng nước dưới đất bằng đồ thị và sử dụng phương pháp so sánh với quy chuẩn quốc gia (Phan Văn Tuyến, 2013; 2015) Ngoài ra đữ liệu quan
trắc chất lượng nước được biểu diễn bằng bảng thể hiện giá trị trung bình, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất như phương pháp thống kê mô tả tuy nhiên độ lệch chuẩn thể
hiện sự đồng nhất của dữ liệu lại chưa được tính toán Qua đó cho thấy, các phương pháp thống kê như phân tích thành phần chính và phân tích cụm chưa được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống đánh giá chất lượng nước mà chỉ mới được ứng dụng trong các
nghiên cứu khoa học
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Hiện nay, trên thế giới các phương pháp thống kê đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực môi trường nước nói chung và đánh giá chất lượng nước dưới đất nói riêng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp này để đánh giá chất lượng nước theo không gian và thời gian cũng như xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất
lượng nước dưới đất Sau đây là một vài nghiên cứu đánh giá chất lượng nước dưới đất
ở một số quốc gia như:
Ở Trung Quốc, các kỹ thuật thống kê đa biến như: phân tích cụm có thứ bậc
(HCA) và phân tích thành phần chính (PCA) kết hợp phương pháp đồ họa Piper được
áp dụng để đánh giá chất lượng nước dưới đất của các tầng chứa nước nông ven biển thuộc tỉnh Phúc Kiến, Bắc Trung Quốc (Qingchun Yang và cộng sự, 2015) Các mẫu
nước đưới đất được thu thập tại 12 vị trí khác nhau vao thang 1 ( mùa khô) và tháng 7
(mùa mưa) trong năm 2011 I1 thông số chất lượng nước (pH, TH, TDS, Ca”, Mg””,
Trang 18đa biến Kết quả phân tích như sau:
- Trong cả hai mùa mưa và mùa khô, kết quả PCA sử dụng phương pháp xoay
varimax để xác định các thành phần chính Trong tập dữ liệu mùa khô, PCA giải thích được 90,28% tổng biến thiên phương sai với 3 thành phần chính Trong đó: thành phần chính thứ nhất là sự kết hợp của các thông số TH, TDS, Mg”, Na”, Cl’ va SO,” giải
thích cho sự nhiễm mặn, với sự gia tăng hàm lượng của TDS trong nước và thường
xuất hiện sự gia tăng CT tỷ lệ với các cation Na', Mg””; thành phần chính thứ 2 được
giải thích bởi hệ số tải cao của pH và HCO;' và hệ số tải nghịch của Mn cho biết sự gia
tăng của HCO; cing véi sự gia tăng của pH là biểu hiện của sự tương tác giữa nước — đá; đóng góp mạnh cho thành phần chính thứ 3 là Ca”` có nguồn gốc từ sự phong hoá
của đá chứa Ca và NO; được nhận định từ nguồn ô nhiễm nhân tạo cụ thể là việc sử
dụng phân bón Nitơ ở vùng nông thôn Trong tập dữ liệu mùa mưa, PCA giải thích
được 83,279% tổng biến thiên phương sai của dữ liệu.Trong đó: thành phần chính thứ nhất gồm các thông số TDS, Mg””, Na’ và CT và sự đóng góp trung bình của TH và
SO,”, thành phần chính này được xem như quá trình trao đổi ion do sự thay đổi của
điều kiện thuỷ lực và khí hậu Thành phần chính thứ 2 được đại diện bởi mối tương quan mạnh của TH, Ca” và NO; cho biết có thể biểu hiện này là do sự hình thành địa
chất ở vùng nghiên cứu và sự phân bố các nguồn thải không phù hợp trên mặt đất chủ
yếu do các hoạt động nông nghiệp Thành phần chính thứ 3 được đại diện bởi pH,
HCO, va Mn có thể có liên quan đến quá trình phong hoá khoáng vật Hệ số tải của pH trong thành phần này cho biết giá trị pH có ảnh hưởng tiêu cực đến sự lắng động
tại chỗ của các khoáng vật
- Kết quả phân cụm ở từng mùa khô và mùa mưa đều cho kết quả phân thành 3 cụm giếng có đặc điểm các thông số địa hoá khác nhau Cụm 1 gồm các giếng có hàm lượng HCO;' cao nhất so với 2 cụm giếng còn lại, ngoài ra còn có hàm lượng các ion
đại diện cho độ mặn thấp nhất, chất lượng nước ở các cụm giếng này tốt có thể phục
vụ cho công nghiệp và nước uống: cụm 2 gồm các vị trí giếng có giá trị trung bình của
Ca”, NO; va Mn cao nhất và hàm lượng NO; ở cụm này vượt quá giới hạn chất
lượng nước ngầm của Trung Quốc; cụm 3 gồm các vị trí giếng chịu sự ảnh hưởng bởi
Trang 19Một nghiên cứu khác cua nhom tac gia Suman Man Shrestha và cộng sự cũng ứng dụng các phương pháp thống kê để đánh giá sự phân bố các kim loại nặng trong các nguồn nước dưới đất sâu ở thung lũng Kathmandu thuộc Nepal (Suman Man
Shrestha và cộng sự, 2016) Các thông số chất lượng nước dưới đất (pH, ORP, EC, Fe,
Mn, Zn, và As) được quan trắc từ 4l giếng nước dưới đất sâu trong suốt 2 mùa mưa của hai năm liên tục được thu thập được phân tích bằng các phương pháp thống kê với kết quả như sau:
- Phương pháp thống kê mô tả được sử dụng dé tóm tắt và thể hiện sự biến thiên của tập dữ liệu trong suốt 2 mùa mưa năm 2012 và 2013 cho biết độ pH trong nước
gần trung tính với biến thiên từ 6,3 đến 7,9 (trung bình = 6,8) Nhiều giếng nước dưới
đất trong khu vực nghiên cứu chứa hàm lượng Fe và Mn cao với giá trị trung bình lần
lượt là 3/75 mg/1 và 0,44 mg/I Các giếng nước chủ yếu ở điều kiện khử được thể hiện bởi giá trị thấp của ORP Hàm lượng Zn tương đối thấp với giá trị trung bình là 0,065
mg/1 Hàm lượng As khá cao (trung binh=0,013 mg/l) trong đó có 27% số mẫu có hàm lượng As vượt quá giới hạn cho phép về chất lượng nước uống của WHO
- Kết quả phân tích thành phần chính sử dụng phương pháp xoay varimax đưa ra 3 thành phần chính giải thích được 73,6% tổng phương sai của dữ liệu Trong đó:
thành phần chính thứ nhất đại điện bởi Fe và Mn cho biết nhiều khả năng có sự hoàn
tan và quá trình phong hoá của các khoáng vật Ngoài ra, sự đóng góp của pH và ORP với hệ số tải nghịch trong thành phần này cho biết Fe và Mn dễ dàng di động trong điều kiện pH giảm và môi trường khử Sự có mặt của các thông số trên cho thấy có thể đây là biểu hiện của sự ảnh hưởng các quá trình địa hoá và động thái thuỷ hoá của Fe và Mn trong nước dưới đất Thành phần chính thứ 2 với sự đóng góp hệ số tải cao của Zn và hệ số tải vừa phải của ORP cho biết trong môi trường oxi hố Zn hồ tan thuận
lợi và dễ dàng tạo kết tủa trong môi trường khử Thành phần chính thứ 3 đại diện bởi
sự đóng góp mạnh của As cho biêt sự di động của As trong nước dưới đất có thể liên quan đến sự giảm các của các hyđrôxit Fe/Mn
- Kết quả phân tích cụm thứ bậc đưa ra 2 cụm giếng có ý nghĩa thống kê trong đó: các giếng ở cụm B có hàm lượng các KLN cao hơn so với các giếng ở cụm A và giá trị EC ở cụm B cao hơn trong khi giá trị ORP thấp hơn Do đó, cụm A và cụm B
Trang 20G Iran, các kỹ thuật thống kê đa biến được nhóm tác giả Abbas Ali Zamani và
các cộng sự ứng dụng để đánh giá các nguồn ô nhiễm KLN của nước dưới đất xung
quanh một nhà máy chì và kém (Abbas Ali Zamani và cộng sự, 2012) Tập dữ liệu bao gồm 7 thông số kim loại nặng(Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd và Pb) được phân tích từ 23 mẫu
nước gồm 4 mẫu nước mặt và 19 mẫu nước dưới đất từ các giếng có độ sâu từ 13m
đến 150m Các vị trí lấy mẫu này đều nằm trong bán kính 5km từ nhà máy chì kẽm (nhà máy NILZ) Kết quả phân tích tập dữ liệu bằng các phương pháp thống kê như Sau:
- Phương pháp thống kê mô tả và so sánh với tiêu chuân chất lượng nước uống
WHO cho thay sự biến thiên của các KUN trong khu vực nghiên Ngoài ra, Cd, Fe, Pb và Ni lần lượt có 17,3%; 13,04%; 8,7%; 8,7% số mẫu vượt quá giới hạn cho phép của WHO
- Ca hai phương pháp kiểm định trung bình tổng thể là kiểm định tham số ANOVA (dữ liệu được đưa về dạng logarit của chúng) và kiểm định phi tham số
Kruskal — Wallis được sử dụng để so sánh hàm lượng của các KLN giữa các vị trí lấy
mẫu cho thấy sự khác nhau có ý nghĩa thống kê về hàm lượng của KLN phụ thuộc vào
các vị trí lấy mẫu
- Phương pháp phân tích cụm sử dụng thủ tục Ward và thước đo khoảng cách Euclid bình phương (Squared Euclidean distances) được thực hiện nhóm các KLN trong nghiên cứu thành 5 cụm KLN Trong đó, cụm I gồm Pb và Cu được xác định
nguồn gốc từ nguồn ô nhiễm nhân tạo; cụm 3 với sự có mặt của Cd và Fe được cho là
sự kết hợp của nguồn nhân tạo và địa hoá Trong khi đó Zn, Co, Ni được phân thành
các cụm đơn lần lượt là cụm 2, cụm 4 và cụm 5
- Kết quả phân tích thành phần chính sử dụng phương pháp xoay varimax được
thực hiện đưa ra 4 thành phần chính giải thích 88,92% tổng biến thiên của tập dữ liệu
Thành phần chính thứ nhất đại điện bởi Pb và Cu, đây là 2 nguyên tố quan trọng trong sản phẩm của các ngành công nghiệp chì, cho thấy thành phần này đại diện cho nguồn
nhân tạo Thành phần chính thứ 2 cho thấy mối quan hệ nghịch của Zn và Co Thành
phần chính thứ 3 có hệ số tải cao với Ni, được nhận định có thể có nguồn gốc từ hoạt
Trang 211.1.3 Nhan xét chung
Nhìn chung, qua các nghiên cứu trong và ngoài nước đã cho thấy sự phù hợp của các phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước nói chung và đánh giá chất lượng nước dưới đất nói riêng Tuy ở Việt Nam các phương pháp thống kê như PCA, CA mới được bước đầu ứng dụng trong đánh giá chất lượng nước mặt nhưng đã cho thấy được các kết quả đáng kể về nhận định nguồn gốc của các thông số chất lượng nước và phân cụm các vị trí tương đồng về chất lượng nước Dựa vào nền tảng khoa học và lý thuyết của các nghiên cứu trong và ngoài nước, đề tài đồ án tốt nghiệp “Ứng dụng phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất huyện
Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu” với các tài liệu thu thập còn hạn chế về sự phân
bố chỉ tiết của các nguồn thải trên mặt đất, giới hạn nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp bao gồm nghiên cứu ứng dụng các phương pháp thống kê trong đánh giá chất lượng nước dưới đất dựa vào tập dữ liệu quan trắc từ hệ thống mạng lưới quan trắc nước dưới đất ở huyện Xuyên Mộc, được thu thập từ sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bà
Ria — Vũng Tàu
1.⁄2.MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.2.1 Đặc điểm tự nhiên 1.2.1.1 Vị trí địa lý
Xuyên Mộc là huyện nằm ở phía Đông Bắc tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu, nằm trong vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam, có tọa độ địa lý từ 10°27”33”” đến 10°48'20”” w độ Bắc và từ 107°20'21”” đến 107°34”16” kinh độ Đông Diện tích tự
nhiên của huyện là 64.342,74 ha, bằng 32,34% diện tích tự nhiên toàn tỉnh Trung tâm
huyện ly là thị trấn Phước Bửu, cách thị xã Bà Rịa khoảng 30 km về phía Đông theo
QL 55 và cách TP Hồ Chí Minh khoảng 130 km về phía Đông Đông Bắc (Hình 1.1)
Ranh giới hành chính của huyện được xác định như sau:
—_ Phía Bắc và Tây Bắc giáp huyện Xuân Lộc, Cảm Mỹ- tỉnh Đồng Nai;
Phía Đông Bắc giáp huyện Hàm Tân- tỉnh Bình Thuận: Phía Nam và Đông Nam giáp biển Đông;
Trang 22CHỈ DẪN =——._ Sông, suối ————< Giao thông _ — “Ranh giới huyện —————— Ranh giới xã nà n2
~———— Đường bờ biển BIEN DONG
Hình 1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 1.2.1.2 Địa hình, địa mạo
Địa hình huyện Xuyên Mộc, nhìn chung khá đa dạng, bao gồm vùng đồng bằng thủy triều và những dải đồng bằng hẹp ven các sông suối nhỏ; các bãi cát và các dải cồn cát ven biển; vùng bậc thềm phù sa cỗ khá bằng phẳng: vùng đồi thấp vòm thoải hoặc lượn sóng nhẹ và các núi sót cao dốc vượt lên giữa vùng bậc thềm và đồi thấp ít dốc Địa hình toàn huyện có hướng nghiêng nhẹ từ Bắc xuống Nam (Viện Môi trường
và Tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 2015)
1.2.1.3 Khí hậu
Huyện Xuyên Mộc mang đặc điểm chung của khí hậu tinh Ba Ria — Vũng Tàu
và vùng Đông Nam Bộ, nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có
Trang 23triển kinh tế nói chung và đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, với các cây trồng nhiệt đới
rất điển hình Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô bắt đầu từ tháng 12
đến tháng 4 năm sau (Phan Văn Tuyến, 2015) 1.2.1.4 Thủy văn
Sông suối: Trên địa bàn huyện Xuyên Mộc có sông Ray chảy qua, kèm theo
một loạt các sông suối nhỏ như sông Hỏa, sông Du Du, suối Các, suối Sóc, suối Đá,
suối Nước Nóng, với tổng chiều dài là 177,25 km đạt mật độ 0,28 km/kmỶ
Thủy triều: Xuyên Mộc có đường ranh giới giáp biển Đông dài 32 km, nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ bán nhật triều không đều Song, tác động của thủy triều chỉ ảnh hưởng đến vùng đất thấp ven biển (Bình Châu) và cửa sông Ray (Phước Thuận) Do vậy, có thể lợi dụng thủy triều điều tiết nước trong ao đầm để nuôi thủy sản và duy trì sinh thái rừng ngập mặn cửa sông đồng thời bảo vệ môi trường và nguồn lợi thủy sản (Viện Môi trường và Tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 2015)
1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội
1.2.2.1 Kinh tế
- Nông nghiệp: Với 80,7% diện tích đất nông, lâm nghiệp trong đó diện đất tốt
và trung bình chiếm 61,5% nên Xuyên Mộc có thế mạnh trong việc phát triển các loại cây công nghiệp, cây ăn quả, đặc biệt là cây dài ngày như: cao su, nhăn, cà phê, tiêu
Diện tích đất lâm nghiệp của Xuyên Mộc khoảng 14.757 ha, chiếm khoảng 42% tổng diện tích đất có rừng toàn tỉnh Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu Phước Bửu với
diện -tích 11.290 ha là khu rừng nguyên sinh có giá trị lớn mà thiên nhiên ban tặng cho Bà Rịa — Vũng Tàu Diện tích trồng cây dài ngày và ngắn ngày của Xuyên Mộc xếp
thứ hai toàn tỉnh, trong đó tiêu khoảng 1.3 10 ha; cà phê 2583 ha; điều 1.815 ha; cao su
9.180 ha; nhăn 2.786 ha Diện tích cây ngắn ngày chiếm số lượng lớn với 3.658 ha
bắp; 1.010 ha rau; 2.339 ha đậu; 3.034 ha mía; 1.022 ha đậu phông
- Chăn nuôi: Xuyên Mộc khá phát triển dựa trên điện tích đất rừng, đất vườn rộng và trù phú Hiện đàn trâu, bò toàn huyện là hơn 7.000 con; đàn heo khoảng
Trang 24- Ngư nghiệp: Ngư nghiệp phát triển khá mạnh với tổng số 647 ghe thuyền đánh bắt có tổng công suất 15 ngàn CV, sản lượng khai thác hàng năm 7.000 tấn hai
sản các loại Diện tích nuôi trồng thủy sản là 550 ha Riêng diện tích nuôi tôm ở Phước
Thuận là 200 ha Vùng phát triển thủy sản của Xuyên Mộc tập trung ở Bến Cát, cửa sông Ray, Phước Thuận
- Công nghiệp: Ngành CN -TTCN của huyện bao gồm một số ngành công nghiệp phụ trợ và các ngành hàng sản xuất mới như: may mặc, giày da, sản xuất nước uống đóng chai và cán, ép tole Một số ngành hàng sản xuất, xuất khâu là thế mạnh
của huyện như cao su, hạt điều đang day manh dau tu cai tién trang thiét bi ky thuat để
đáp ứng được với nhu cầu phát triển thị trường 1.2.2.2 Xã hội
- Dân cư: Huyện Xuyên Mộc được xem là huyện có mật độ dân số thưa Dân số
toàn huyện cuối năm 2002 khoảng 128 ngàn người, 130.200 người (2003), đến năm 2011 là 162.356 người Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên khoảng 1,6%/năm Dân cư phân bố
không đồng đều, chủ yếu tập trung ở dọc các tuyến đường giao thông chính của huyện
Thị trấn Phước Bửu là nơi có mật độ dân số cao nhất lên đến 1.458 người/kmỶ (Viện Môi trường và Tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh, 2015)
1.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu
Dựa vào đặc điểm địa chất thuỷ văn của tỉnh Bà Rịa —Vũng Tàu trong các báo cáo vận hành mạng lưới quan trắc nước dưới đất tỉnh BR-VT năm 2012-2013 (Phan
Văn Tuyến, 2013), năm 2015 (Phan Văn Tuyến, 2015), đặc điểm địa chất thuỷ văn của
huyện Xuyên Mộc được trình bay như sau:
1.2.3.1 Các tầng chứa nước lỗ hỗng
Huyện Xuyên Mộc tồn tại các tầng chứa nước lỗ hồng chính như sau:
e_ Tầng chứa nước lỗ hổng các tram tich Holocen (qh)
e_ Tầng chứa nước lỗ hồng các trầm tích Pleistocen giữa-trên (qpz.3) e_ Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen giữa (m”)
a) Tầng chứa nước lỗ hong các trầm tích Holocen (qh)
Tầng chứa nước lỗ hồng các trầm tích Holocen phân bố thành một dải kéo dài
dọc theo bờ biển phía đông nam Xuyên Mộc Tầng chứa nước lộ trực tiếp trên mặt và
Trang 25Thành phần chủ yếu là cát, cát pha xen kẹp sét nguồn gốc bién, sông biển, gió, chiều dày từ 35m, có nơi đến 25m
Kết quả phân tích các mẫu nước cho thấy nước trong tầng nhạt, độ tổng khoáng hóa thường gặp 0,07+0,73g/1 Loại hình hóa học nước chủ yếu là Clorua Natri, Clorur-
Bicarbonat Natri, Bicarbonat-Clorur Natri-Calci
Nguồn cấp cho tầng chủ yếu từ nước mặt và nước mưa, miền thốt là các sơng suối trong ving và thấm xuyên xuống các tầng chứa nước bên dưới nó
b) Tầng chứa nước lỗ hồng các trầm tích Pleistocen gi ữa-trên (qp,.3)
Tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên (qp;.;) có điện phân bố rộng từ tây sang đông dọc theo ranh giới phía nam của tỉnh, đôi chỗ bị gián đoạn bởi các núi sót nằm rải rác, điện phân bố lớn hơn tầng chứa nước Pleistocen trên Tầng chứa nước này lộ
rải rác trên mặt ở huyện Xuyên Mộc, phần còn lại bị phủ trực tiếp bởi các thành tạo rất
nghèo nước Pleistocen giữa-trên (Q¡”/đ) và phủ trực tiếp lên thành tạo rất nghèo nước Pleistocen dưới (Q,'đe) và bề mặt phong hóa của các đá Mesozoi Nước trong tầng thuộc loại có áp lực yếu đến không áp
Tầng chứa nước qp;.; được tạo thành từ đất đá hạt thô nằm bên dưới của hệ
tầng Thủ Đức (Q¡7ỶzZ) Thành phần thạch học gồm chủ yếu là cát hạt mịn đến trung
thô chứa sạn sỏi, có nơi lẫn sét bột hoặc xen kẹp các thấu kính mỏng sét bột, bột cát mịn Chiều sâu gặp mái của tầng từ 0+44m, chiều dày của biến đổi từ vài mét đến trên
15m
Nước nhạt có độ tổng khoáng hóa thường gặp 0,07z0,28g/1 Loại hình hóa học
nước chủ yếu la Clorur Natri, Bicarbonat Natri, Bicarbonat-Clorur Natri-Calci,
Bicarbonat-Clorur Calci
Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa và nước mặt thấm trực tiếp ở những vùng lộ và thấm xuyên từ các tầng chứa nước bên trên, miền thoát hướng ra biển và các sông rạch trũng thấp
c) Tang chứa nước lỗ hong cac tram tich Pliocen giữa (n;?)
Tầng chứa nước Pliocen giữa phân bố thành 2 khu vực tại thành phố Vũng Tàu và bắc huyện Xuyên Mộc - đông bắc Châu Đức Tầng chứa nước này lộ trực tiếp trên
mặt hoặc bị phủ bởi các thành tạo rất nghèo nước Pliocen (N;) hoặc các đá phun trào
Trang 26Mesozoi Nước trong tầng thuộc loại áp lực yếu đến không áp
Tầng chứa nước mĩ được tạo thành từ đất đá hạt thô nằm dưới của hệ tầng Bà
Miêu (N;?bm) và hệ tầng Suối Tam Bo (N,’stb) Thành phần đất đá chứa nước gồm cát
bột, cát hạt mịn đến thô Theo mặt cắt hàm lượng hạt thô tăng dần từ trên xuống, một
số nơi trong cát có lẫn sạn sỏi thạch anh màu trắng, đôi nơi lẫn ít sét, thường xen kẹp các lớp hoặc thấu kính mỏng sét, sét bột Tầng chứa nước phân bố từ 0m đến trên 30m ở huyện Xuyên Mộc
Nước nhạt có độ tổng khoáng hóa thay đổi từ 0,11g/1 đến 0,78g/1 Nước được
đặc trưng bởi các loại hình hóa học: Bicarbonat Magne-Calci, Bicarbonat Magne,
Bicarbonat Natri-Calci, Bicarbonat Calci-Magne-Natri, Bicarbonat-Clorur Calci-Natri Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa và nước mặt thấm trực tiếp tại những vùng lộ (khả năng cung cấp của mưa từ 167mm/năm đến 234mm/năm) hoặc thấm xuyên qua thành tạo rất nghèo nước Pliocen, miền thoát là các sông rạch trũng thấp
1.2.3.2 Các tầng chứa nước khe nứt
Các tầng chứa nước khe nứt chính ở huyện Xuyên Mộc bao gồm các tầng: e Tầng chứa nước khe nứt các đá bazan Pliocen giữa- Pleistocen dui (Bm-qp)) e Tầng chứa nước khe nứt các đá trầm tích lục nguyên Jura (j;)
a) Tầng chứa nước khe nứt các đá bazan Pliocen giữa-Pleistocen dưới (Bn;-qp;) Tầng chứa nước khe nứt các đá bazan Pliocen - Pleistocen dưới phát triển trong
đá bazan lỗ hồng nứt nẻ thuộc hệ tầng Túc Trưng B(N;-Q,), phân bố thành 2 dải lớn
Dải thứ nhất ở xã Xuân Bình kéo xuống xã Đá Bạc của huyện Châu Đức, dải thứ hai ở
xã Tân Lâm, Bàu Lâm, Hòa Hưng, Hòa Hiệp và Hòa Bình của huyện Xuyên Mộc Nước trong tầng thuộc loại áp lực yếu đến không áp
Thành phần đất đá chứa nước là đá phun trào bazan nứt nẻ thuộc hệ tầng Túc Trưng Tầng chứa nước phân bố từ 0m đến trên 50m ở xã Xuân Bình, Đá Bạc của
Huyện Châu Đức và ở xã Tân Lâm, Hòa Hưng, Hòa Hiệp và Hòa Bình, chiều sâu nhỏ
tir 18+20m gap 6 xa Bau Lam
Nước nhạt trong tầng này Kết quả lấy mẫu nước quan trắc cho tổng khoáng
hoa tir 0,09 g/l dén 0,36g/1 Nước có loại hình hóa học Bicarbonat-Clorur Calci-Magne
Trang 27Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa thấm trực tiếp tại những vùng lộ với khả năng cung cấp từ 177mm/năm đến 267mm/năm và miền thoát là các sông suối trũng thấp
b) Tầng chứa nước khe nứt các đá trầm tích lục nguyên Jura (j;)
Tầng chứa nước khe nứt các đá trầm tích lục nguyên Jura phân bố thành 3 dải
lớn Dải thứ nhất ở xã Suối Giao huyện Châu Đức, dải thứ hai ở xã Bình Châu, dải thứ
ba ở xã Hiệp Hòa huyện Xuyên Mộc, các khu vực khác của tỉnh tầng chứa nước này phủ bởi các đất đá có tuổi trẻ hơn Nước trong tầng thuộc loại áp lực yếu đến không áp
Thành phần đất đá chứa nước là đá trầm tích lục nguyên cát kết, sét kết, bột kết
nứt nẻ tuổi Jura thuộc hệ tầng Trà Mỹ (J;#m) và Mã Đà (J;đ) Tầng chứa nước phân
bố từ 0m đến trên 200m
Nước nhạt trong tầng này Kết quả lấy mẫu nước quan trắc cho tổng khoáng
hóa từ 0,10 g/l đến 0,71g/1 Nước có loại hình hóa học Bicarbonat Magne-Calcl,
Bicarbonat Magne-Natri đến Bicarbonat Natri-Calci
Nguồn cung cấp chính cho tầng là nước mưa thấm trực tiếp tại những vùng lộ với khả năng cung cấp từ 95mm/năm đến 216mm/năm và miền thốt là các sơng suối trũng thấp
1.2.3.3 Các thành tạo rất nghèo nước a) Thành tạo Dé tứ không phân chia (Q)
Thành tạo Đệ tứ không phân chia (Q) có nguồn gốc sườn tích, đây là các thành tạo hình thành do quá trình phong hóa các đá granit và phân bố thành dải hẹp quanh chân sườn đồi, núi, trong các thung lũng kín giữa đôi núi các đá granit
Thành phần thạch học là sét, bột lẫn cát vụn hỗn hợp của đá gốc lăn xuống,
chiều dày mỏng từ 0,5z5m, khả năng chứa nước rất kém và được xếp vào các thành
tạo rất nghèo nước
b) Thành tạo Holocen (Q;)
Thành tạo rất nghèo nước Holocen bao gồm các trầm tích nhiều nguồn gốc
(sông, biển, dam lay), thuộc các phân vị địa tầng địa chất Q;°, Q;”, Q; và Q;'”
Thành tạo rất nghèo nước Holocen phân bố rộng khắp ở các đồng bằng thấp,
Trang 28dọc theo các thung lũng hẹp và các sơng suối nhỏ trên tồn địa bàn tinh cả ở vùng đồi núi, bazan và đồng bằng
Thành phần thạch học chủ yếu là hạt mịn (sét, bột, bùn sét, bột cát) Thành phần
hạt thô chỉ ở dạng lớp mỏng xen kẹp thấu kính hoặc ỗ cát mịn, không hình thành một
lớp chứa nước nào rõ rệt mà nước chỉ ở dạng thấu kính
Chiều dày của thành tạo Holocen biến đổi từ 1z5m ở phần trung tâm, phía đông và dọc theo thung lũng sông suối nhỏ
Các trầm tích Holocen rất nghèo nước, các thấu kính cát và các lớp cát chứa sạn sỏi dọc theo đáy thung lũng hẹp có khả năng tàng trữ nước tốt nhưng chiều dày và diện phân bố nhỏ nên chỉ mang tính cục bộ Nước trong các phân vị địa tầng trên có quan hệ thủy lực với nhau, ý nghĩa cấp nước rất hạn chế, bởi vậy chúng được gộp chung thành một thể địa chất rất nghèo nước các trầm tích Holocen
c) Thành tạo Pleistocen trén (Q,°cc)
Thành tạo rất nghèo nước Pleistocen trên là các trầm tích có thành phần hạt mịn
thuộc phân vị địa tầng địa chất Q,°cc nguồn gốc sông, sông biển, biển
Diện phân bố thành một dải dài từ tây sang đông dọc theo ranh giới phía nam
của tỉnh từ Tân Thành xuống Bà Rịa, Vũng Tàu qua Long Điền, Đất Đỏ đến Xuyên Mộc, đôi chỗ bị gián đoạn bởi các núi sót nằm rải rác hoặc bị bào mòn Thành phần
thạch học chủ yếu và các trầm tích hạt mịn gồm sét, sét bột bị laterit hóa, sét pha cát
mịn màu nâu đỏ, loang lỗ vàng
Các trầm tích hạt mịn này phân bố không liên tục, nhiều nơi vắng mặt các thành
phần hạt mịn này hoặc chỉ ở dạng thấu kính mỏng xen kẹp (chiều dày 1+3m) Chiều
day của thành tạo từ 5+20m
d) Thành tạo Pleistocen giữa- trên (Q14)
Thành tạo rất nghèo nước Pleistocen trên là các trầm tích có thành phần hạt mịn
thuộc phân vị địa tầng địa chất Q¡ˆ” sd nguồn gốc sông bién, bién
Diện phân bố thành một dải dài từ tây sang đông dọc theo ranh giới phía nam
của tỉnh, đôi chỗ bị gián đoạn bởi các núi sót nằm rải rác Thành phần thạch học chủ
Trang 29e) Thành tạo Pleistocen duéi (Q,')
Thành tạo rất nghèo nước Pleistocen dưới là các trầm tích có thành phần hạt mịn thuộc phân vị địa tầng địa chất Q¡' ¿b nguồn gốc sông
Diện phân bố tại 3 khu vực: xã Hắc Dịch, xã Tóc Tiên huyện Tân Thành, thành
phố Vũng Tàu và xã Bưng Riềng, huyện Xuyên Mộc Thành phần thạch học chủ yếu
là bột, sét, sét bột bị laterit hóa Chiều dày trung bình của thành tạo từ 5+15m
0 Thành tạo Pliocen (Ñ;)
Thành tạo rất nghèo nước Pliocen là các trầm tích có thành phần hạt mịn của hệ
tầng Bà Miêu (N;”ðm) và hệ tầng Suối Tầm Bó (N;”s/ð)
Diện phân bố thành 2 khu vực tại thành phố Vũng Tàu và bắc huyện Xuyên Mộc - đông bắc Châu Đức, những nơi khác vắng mặt do bị bào mòn hoặc gián đoạn bởi các khối núi granit Thành phần thạch học chủ yếu là các trầm tích hạt mịn gồm sét
bột, sét pha cát Chiều dày biến đổi từ vài mét đến 10m
1.2.3.4 Các thành tạo không chứa nước
Các thành tạo không chứa nước bao gồm các thành tạo Kreta thuộc phức hệ Cù Mông (K;-Ecm), phức hệ Phan Rang (K;-Eør), phức hệ Ankroet (K;a#), phức hệ Đèo Ca (Kdc), hé tang Nha Trang (Kø) và phức hệ Định Quán (J3-K,dq)
Các thành tạo Kreta này lộ ra thành các núi sót rải rác hoặc bị phủ kín bởi các trầm tích trẻ Thành phần thạch học chủ yếu la diorit, diorit thạch anh, diorit pyroxen,
granodiorit, granit biotit, granit sang mau hat nho, trung
Đá có cấu tạo khối, rắn chắc, nứt nẻ ít, bề mặt khe nứt bị sản phẩm phong hóa tại chỗ của granit gồm cát pha sét, sét pha cát lắp đầy, khả năng chứa nước rất kém 1.2.4 Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước
Dựa vào tài liệu địa chất thuỷ văn của khu vực nghiên cứu, thành phần đất đá chứa nước của các tầng chứa nước lỗ hồng qh, qp>.3, nạ” chủ yếu là cát hạt mịn đến
trung thô, có chỗ lẫn sạn sỏi nguồn gốc biển, sông biển, đầm lầy biển Đối với các tầng
chứa nước khe nứt ÿna-qp; có thành phần đất đá chứa nước là bazan lỗ hồng hoặc nứt
nẻ; tầng Jz 1a co thành phan thach hoc 1a tram tich luc nguyên gồm cát kết, bột kết,
phiến sét chứa tuff (Phan Văn Tuyến, 2013), (Phan Văn Tuyến, 2015) Đặc điểm thạch
học của các tầng chứa nước dưới đất được lấy mẫu nước để đánh giá chất lượng được
Trang 30Bảng 1.1 Đặc điểm thạch học của các tầng chứa nước dưới đất
pene ine Ký hiệu | Các tầng | Thành phần | Thanh phần khoáng
Š DCTV dia chat dat da vat*
tal nước
Holocen
nhiều
nguồn Trần tícham: | Thạch anh, fenpat,
gốc: cát đa khoáng | Giàu khoáng vật màu:
Holocen qh amQ;°; | đến ít pyroxen, amfibon, biotit,
am, khoáng, m: mica, apatit Tuamalin; amQ,'”, cat pha san rutin
am,ab,mb,
Nước mQ,”`
lỗ Pleistocen Hé tang | Cát nhiêu cỡ | Thạch anh, fenpat,
hông giữa - trên qP2-3 Thu Đức hạt, cát bột khoáng vật phụ gôm:
và mQ¡““” | lần sỏi sạn mica, apatit ,tuamalin Cat hat trung
đến thô, cat
Pliocen , Hệ tang bột lẫn sỏi Thạch anh SiO¿, fenpat ,
dưới nạ Bà Miêu san xen kep khoang vat phu gom:
Nabm | thâu kính hạt | pyroxen, amfibon, biotIt
min Da
khoang
Olivin, pyroxen,
plagiocla bazo, hocblen,
Bazan DA Bazan thuy tinh núi lửa, khoáng
tuổi Hệ tầng | toleit, vật quảng góm
Pliocen Tuc Trung | andesitobaza, manhet It titanomanhetit,
giữa - P(na-qp) B(N;-Q,/) | Bazan bị inmenit, cromit, zircon,
Pleistocen phong hoa ae at dab
dưới laterit phong hoa: canxit, clorit, oang vat da bazan _
Nước monmorilonit, hidroxit
khe sat va oxit sat, thach anh
nứt Thạch anh SIO;, fenpat,
Giàu khoáng vật màu:
He tan g pyroxen, amfibon, biotit,
Trầm tích Trả Mỹ c mica, apatit, clorit
luc / (Jntm), hé Cat ket, bot khoang vat cacbonat,
nguyên J ting Mã kết, phiên sét khoáng Vật sét, serixit
Trang 31Dang Tang ton chira tai nước Ký hiệu | Các tầng | Thành phần | Thành phần khoáng ĐCTV địa chât đât đá vật* thạch cao, pyrIt, mackazit ,oxit silic, oxit mangan (* Nguon: Thach hoc (La Thi Chich, 2010), Khoáng vật học (La Thị Chích và Hoàng Trong Mai, 2011).) 1.2.5 Đặc điểm các thông số chất lượng nước dưới đất
Các thông số chất lượng nước dưới đất trong nghiên cứu bao gồm 12 thông số (pH, TH, TDS, CT, F, NO;, Cd, CrẾ”, Cu, Zn, Mn, Fe) với các đặc điểm địa hoá như Sau:
1.2.5.1 Chỉ số hi đrô của nước (pH)
Chỉ số hiđrô (pH) được đặc trưng bằng hàm lượng của ion hiđrô trong nước Trong nước thiên nhiên hàm lượng 1on hiđrô không những phụ thuộc vào sự phân li của nước mà còn phụ thuộc vào mối tương quan voi axit cacbonic (H,;CO;), HCO; va phụ thuộc vào sự thuỷ phân các muối của các kim loại nặng
Hàm lượng ion hiđrô được biểu diễn bằng chỉ số pH, được tính bằng logarit
thập phân của hàm lượng hiđrô: pH=-Ig[H']
Trong nước dưới đất, pH có giá trị từ 5 đến 8 Nước axit và axit mạnh thường gặp trong các vùng hoạt động núi lửa hay một số vùng mỏ (sunfua, than,v.v ) và một số vùng đầm lầy Nước có tính kiềm khi đi qua đá giàu cacbonat (như đá vôi, đá hoa) [4]
Trong ving co cac khoang hoa sunfua nhu pyrit FeS,, galenit PbS, sfalerit ZnS, chancopyrit CuFeS,v.v trong môi trường axit, các khoáng này sẽ dễ bị hoà tan, kết
quả là làm tăng hàm lượng SO¿”, Fe”, Cu”, Pb'” và các kim loại khác Khi pH bắt
đầu tăng từ môi trường axit đến gần trung tính, hàm lượng các kim loại giảm, một phần bị thuỷ phân tạo thành các hợp chất hyđrôxit tạo ra kết tủa Lúc này trong nước sẽ có lượng ion KLN kèm một lượng kết tủa hyđrôxit của nó Tuỳ theo tích số tan của từng KLN mà chúng có hàm lượng kết tủa khác nhau khi pH tăng dần, tích số tan càng lớn, thi KLN đó càng khó tạo kết tủa Từ giá trị tích số tan của các hyđrôxit kim loại ở Bảng 1.2, chiều hướng tính tan giảm dần của một vài KLN trong nghiên cứu như sau:
Trang 32Quá trình thuỷ phân của KL được trình bày như công thức sau: M"* + nH,0 5 M(OH),, 4 +nH* (1.1) Bảng 1.2 Tích số tan của một số hyđrôxit kim loại Chất k, Chat K Mn(OH); 19x10 Zn(OH); 12x10" Cd(OH); 25x10 Cu(OH); 22x10” Pb(OH); 12x10 Cr(OH); 6,3 x 10°! Fe(OH), 8x 101° Fe(OH), 4x 10°%8
(Nguon: CRC handbook of chemistry and physics (David R Lide, 2004).) Khi môi trường có tính bazơ (pH>8), đa số các kim loại sẽ dễ dàng tạo kết tủa hyđrôxit theo phương trình, lúc này hàm lượng KLN trong nước sẽ giảm, các kết tủa
kim loại sẽ lắng đọng tại chỗ, không phân tán
M"* +nOH~ 5 M(OH),, J (1.2)
Đối với các hyđrôxit kim loại lưỡng tính như Zn, Cu khi kết tủa sẽ bị hoà tan
một phần trong môi trường bazơ, tuy hyđrôxit Cr cũng lưỡng tính nhưng lại khó bị hồ tan trong mơi trường bazơ (Vũ Thị Hà Mai, 2014)
1.2.5.2 Độ cứng của nước (TH)
Độ cứng của nước được biểu thị bằng hàm lượng của Ca”” và Mg”” trong nước vì các ion này phản ứng với HCO;” tạo nên các hợp chất không tan và lắng đọng dưới dạng cacbonat khi nước được đun nóng (Nguyễn Văn Phổ, 2002)
1.2.5.3 Tổng chất rắn hoà tan (TDS)
Tổng chất rắn hoà tan (TDS) là tổng hàm lượng của các muối vô cơ và một lượng nhỏ vật chất hữu cơ hiện diện trong dung dịch nước Các thành phần chủ yếu
thường là cation Ca”, Mg””, Na’, K* va cdc anion CO;”, HCO;-, Cl, S04”, NO;
(WHO).Các chất rắn hoà tan trong nước rất nhiều, nhưng có thể chia làm 3 nhóm: thành phần chính, thành phần thứ yếu, và nguyên tố vi lượng như sau: (Bảng 1.3)
Trang 33Thanh phan chinh Thành phân thứ yêu Nguyên tô vi lượng (1-1000mg/]) (0,01 — 10 mg/l) (0,0001 — 0,1 mg/I) Ca” Fe7/ Fe”” Mn Ba Se Mg”* Sr* Cd Co Ti Anion: Anion: Cr I U HCO; CO;” As Ge Vv SO,” NO, Pb Li cr F Ni Mo SiO, BY Br Ni (Nguon: Groundwater quality and groundwater pollution (Thomas Harter, 2003).) 1.2.5.4 Ion Clo (Cl)
Cl là một trong các nguyên tố halogen có số nguyên tử là 17 trong bản tuần
hồn hố học Trong tự nhiên Clo tồn tại ở dang ion CI, va hầu hết các muối Clo đều ở dạng hoà tan
Hơn 75% lượng Cl trong vỏ trái đất, khí quyên và thuỷ quyên đều tập trung trong nước biển ở dạng ion CT Hàm lượng trung bình của Cl trong vo trái dat 1a 180 mg/kg (Kaufmann, 1999), trong đá magma từ 100 đến 200 mg/kg, dolomit tir 660
mg/kg, trong cac đá trầm tích khác từ 20 đến 130 mg/kg, trong đá biến chất từ 200-350
mg/kg (W De Vos và cộng sự, 2006) Clorua là một hợp phần cơ bản tồn tại trong các
khoáng vật của đá magma và biến chất như sođalit Nag(Al¿Si,O;x)Clạ, apatit
Ca;(PO¿);(F,CI,OH) Ngoài ra Clo còn có mặt trong các khoáng vật mica, hocblen, thuỷ tỉnh núi lửa và ở dạng bao thể nước trong các khoáng vật của đá magma, nhưng hàm lượng nói chung là rất thấp và hầu hết CI' được giải phóng rất ít từ các khoáng vật này vào nước dưới đất Trong nước dưới đất ion Clo phổ biến rộng rãi, đặc biệt trong các phức hệ chứa nước dưới sâu (Vũ Ngọc Ký và cộng sự, 2008) Nguồn cung cấp ion Clo cho nước dưới đất có thể bao gồm:
+ Nguồn gốc tự nhiên: Phần lớn hàm lượng Clo có nguồn gốc từ sự phong hoá
các đá có độ hoà tan cao trong nước Và hàm lượng của CÏ' được xác định là bảo toàn trong chu trình thuỷ văn, do CI không bị hấp thụ mạnh bởi bề mặt các khoáng vật,
Trang 34De Vos va cong su, 2006)
+ Nguồn gốc nhân sinh: Hàm lượng Clo trong nước dưới đất có thể bị ảnh
hưởng bởi các hoạt động nhân sinh như nước thải của các bãi chôn lấp, nước thải bị rò
rỉ từ các công trình xử lý nước thải của các nhà máy, khu công nghiệp, và xâm nhập mặn do quá trình bơm nước ngọt từ các tầng chứa nước ven biển Ngoài ra, hàm lượng Clo còn bị ảnh hưởng bởi các hoạt động nông nghiệp như sử dụng các thuốc BVTV
nhóm Clo hữu cơ (Chlorinated hidrocacbon) như Aldrin, Dieldrin, DDT, Heptachlo có
thời gian phân huỷ đài và bền vững trong tự nhiên (W De Vos và cộng sự, 2006) 1.2.5.5 lon Flo (E”)
Flo là một nguyên tố hoá học thuộc nhóm halogen cùng với Cl Đây là một thành phần phổ biến trong nước dưới đất Trong nước tự nhiên Flo tồn tại ở dang ion F_ Khác với CI, trong dung dịch F dễ dàng tạo phức với các ion khác, đặc biệt là
Ca’*, AP*, Fe**, PO,* và B(OH)¿ Flo dễ bị hấp phụ bởi các khoáng sét như gibbsite,
kaolinit, halloysite trong môi trường có độ pH thấp (W De Vos và cộng sự, 2006) Nguồn gốc tự nhiên của Flo có liên quan đến sự hoà tan các loại đá và hoạt động núi lửa Ngoài ra, các hoạt động nông nghiệp ( sử dụng phân bón chứa phospho) và các hoạt động công nghiệp cũng là một nguyên nhiên gia tăng hàm lượng Flo trong
nước dưới đất
+ Ảnh hưởng của địa chất đến hàm lượng F: Quá trình phong hố và sự tuần hồn của nước trong đất đá, ion Flo có thể được tách ra và hoà tan vào nước Các hợp chất của Flo trong nước dưới đất khác nhau rất nhiều tuỳ thuộc vào cấu trúc địa chất và các loại đá Các khoáng chất Flo phổ biến nhất trong các khoáng vật Fluorit CaF),
apatit Caz(PO¿)sF, và đặc biệt là trong mica phlogopit KMg;(OH, F);[AIS:Ois] Do
đó, các vấn đề về Flo có khuynh hướng xảy ra ở những nơi có nhiều khoáng vật phân bố trong đá gốc Đá magma và đá núi lửa có hàm lượng flo từ 100 mg/kg (đá siêu
kiềm) đến lớn hơn 1000 mg/kg (da axit) (Frencken, 1992) Đá trầm tích có hàm lượng Flo từ 200mg/kg (đá vôi) đến 1000 mg/kg (đá phiến) (Frencken et al, 1992) Lop tram
tích có hàm lượng Flo cao chủ yếu chứa mica và illite trong đất sét (W De Vos va
cộng sự, 2006)
Trang 35nước dưới đất chậm chuyển động Các tầng chứa nước có nguồn cung cấp từ nước mưa thường có hàm lượng Flo thấp Trường hợp ngoại lệ có thể xảy ra trong tầng chứa
nước cạn nằm ở khu vực núi lửa hoạt động và bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt dịch Trong điều kiện như vậy, hàm lượng F hoà tan tăng và có thể được bổ sung bởi sự hoà
tan khí HF (Frencken et al, 1992) (R Brunt và cộng sự, 2004)
+ Ảnh hưởng của các hoạt động nhân tạo đến hàm lượng F: Các nguồn nhân tạo ảnh hưởng đến hàm lượng F' bao gồm các phụ gia công nghiệp như trong luyện nhôm, làm gạch (Debackere và Delbeke, 1978), làm thuỷ tỉnh, đồ sứ và luyện thép (Kabata-Pendias, 2001) Ngoài ra hoạt động nông nghiệp sử dụng phân bón photphat và thuốc trừ sâu (Whalley 1976, Kabata-Pendias, 2001) (W De Vos và cộng sự, 2006)
1.2.5.6 Ion nitrat NO;
NO;' là một dạng thường gặp của hợp chất nitơ trong nước dưới đất, ngoài ra
còn có các dạng khác như NO;' và NH¿'
Sự có mặt của ion nitrat trong nước dưới đất chứng tỏ sự oxy hố hồn tồn vật chất hữu cơ chứa nitơ Các muối nitrat gặp trong nước dưới đất thường có một lượng rất nhỏ, hàm lượng nitrat trong nước dưới đất tự nhiên thường ít hơn 2mg/1 (Mueller và những người khác, 1995) Nitrat có các nguồn gốc như sau:
+ Nguồn gốc tự nhiên của Nitrat: Nguồn gốc có khả năng chính của nitrat trong tự nhiên là nitơ trong tầng đá gốc và nitơ được lọc qua đất tự nhiên (Thomas Harter và
Jay R Lund, 2012) Trong đất tự nhiên, hơn 90% hàm lượng mtơ là nitơ hữu cơ, mtơ
Trang 36tổng hợp, chất thải từ chăn nuôi, các hệ thống tự hoại (hệ thống xử lý nước thải tại chỗ
quy mô gia đình), hệ thống nước thải của các nhà máy, công nghiệp bị rò rỉ, ngoài ra nitrat cũng có thể trực tiếp đi vào tầng nước dưới đất do giếng nước tại đó không được đậy kín, làm rò ri chất thải vào giếng Có thể nói, nguồn ô nhiễm nhân tạo là nguồn gây ô nhiễm nitrat chính trong nước dưới đất (Thomas Harter và Jay R Lund, 2012) 1.2.5.7 Cadimi (Cd)
Cd là nguyên tố Chalcophile thường thay thế cho Zn, Pb, Hg trong các khoáng sản sunfua, đặc biệt là sphalerit ZnS và các khoáng vật khác của Zn như smithsomt ZnCO; Ngoài ra Cd còn được tìm thấy ở dạng vết trong một số khoáng vật như silicat, biotit, amphibole Hàm lượng trung bình của Cd trong vỏ trái đất khá thấp, từ 0,1 đến 0,2 mg/kg (Smith, 1999), trong cát kết, da voi, dé magma tir 0,09 mg/kg (da granit) đến 0,13 mg/kg (da bazan), da phién sét 0,8 mg/kg (Fergusson, 1990) Cd dé dang di động ở pH thấp và tách ra từ khoáng vật khi ở dòng chảy cao, điều này có ý nghĩa khi Cd ở trong đất có thể dễ dàng di động nhờ dòng chảy mặt và đi vào tầng chứa nước khi gặp điều kiện thuận lợi Khi môi trường có độ pH cao, Cd dễ dàng tạo phức với các
halogen, xianua và nitrat, ngoài ra Cd có ái lực mạnh với các chất hữu cơ (Reuter và
Perdue, 1977) Các khoáng vật sét và oxi hyđrôxit sắt Fe(OH); có thể hấp phụ Cd (Hem, 1992) (W De Vos và cộng sự, 2006) Cd và Zn có tính chất giống nhau nhất, do đó trong các hợp chất nhân tạo hay tự nhiên của Zn đều có một lượng nhỏ Cd
(Nguyễn Văn Phổ, 2002)
Cd đi vào nước thông qua các nguồn tự nhiên như: bụi núi lửa, bụi đại dương, các đá, quặng Tuy nhiên nguồn gốc chủ yếu của Cd là nguồn nhân tạo xuất phát từ chất thải công nghiệp và chất thải trong quá trình khai thác mỏ, Cd được sử dụng rộng
rai trong xi ma kim loại (W De Vos và cộng sự, 2006)
1.2.5.8 Crom IV (Cr)
Crom là một nguyên tố nằm trong nhóm VI của bảng tuần hồn hố học với Mo
và W Crom có hai trạng thái oxi hoá chính là Cr”” và CrẾ”
Trang 37Cr (Wedepohl, 1978) Trong lớp vỏ trái đất hàm lượng trung bình của Crom là 122 mg/kg (Kabata-Pendias 2001) Hàm lượng Crom trong đá siêu mafic 1a 1600 mg/kg,
bazan 14 170 mg/kg, granit tir 4 dén 22 mg/kg (Mielke, 1979), trong đá phiến sét là 90
mg/kg (W De Vos va cong su, 2006)
Trong các tầng nước nông, ở điều kiện có không khí, Cr`” dé bị oxi hoá thành
Cr”” Ngược lại, tại các tầng nước sâu, trong điều kiện thiếu oxi, CrẾ” bị khử thành
cr Nguồn chính gây nhiễm bắn Cr là các hoạt động xi ma và xử lý chất thải có chứa
Crom, các chất thai này có thể đi vào trong đất nếu các hệ thống xử lý bị rò rỉ, hay theo nước mưa chảy tràn phát tán ra xung quanh đi vào đất Tuỳ vào đặc tính hấp phụ của đất, mà Crom có thể được vận chuyển nhờ vào dòng chảy trên bề mặt ở dạng hoà tan hay dạng hợp chất của nó theo dòng nước thấm vào tầng nước dưới đất theo Smith và các cộng sự, 1995 (Cynthia R Evanko và David Adam Dzombak, 1997)
1.2.5.9 Đồng (Cu)
Đồng cũng là một nguyên tố nằm trong nhóm XI với Ag và Au trong bang tuần
hồn hố học Cu có hai dang oxi hoá chính là Cu”” và Cu” Cu di động dưới dạng oxi
hố trong mơi trường có tính axit với giá trị pH từ 5 đến 6 Dạng oxi hoá thường gặp nhất là Cu”” Khi có sự hiện diện của oxy hyđrôxit sắt Fe(OH);, đồng thường tạo kết tủa Cu(OH); và lắng xuống, hay bị hấp phụ bởi các hạt sét, lúc này hàm lượng Cu trong nước giảm (W De Vos và cộng sự, 2006)
Đồng là một nguyên tố chalcophile được hình thành trong các khoáng vật như
chalcopyrit CuFeS,, covelite CuS va malachite Cu,CO;(OH),, cac khoang vat này
Trang 38(Heydemann, 1959), va vat chất hữu cơ (Stevenson and Ardakani, 1972) Các đá vụn hạt mịn đặc biệt là đá phiến sét màu đen thường giàu Cu với hàm lượng khoảng 50 mg/kg trong khi các trầm tích chứa nhiều thạch anh — felpat và trầm tích cacbonat thường chứa từ 5 đến 15 mg/kg hàm lượng Cu trong đá theo MeLennan và Murray,
1999 (W De Vos và cộng sự, 2006)
Hàm lượng của Cu trong nước tự nhiên và nước không bị ô nhiễm khoảng 0,01 mg/l (W De Vos và cộng sự, 2006) Trong nước dưới đất, sự hoà tan các khoáng vật và thành phần hoá học của đất là nguồn cung cấp đồng chính Trong điều kiện pH thấp, đồng dễ bị hoà tan từ các khoáng vật trong đá Khi pH tăng, các đồng bị thuỷ phân tạo thành các hidroxit, lúc này các ion Cu” giảm Trong môi trường yếm khí va có mặt của lưu huỳnh, đồng dễ dàng tạo kết tủa thành CuS Hoạt động khai thác mỏ là nguồn chính gây nhiễm bân đồng trong nước dưới đất, ngoài ra còn các nguồn nhân tạo khác như thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp, chất thải công nghiệp, các chất kiềm hãm sinh trưởng của tảo và nấm trong nuôi trồng thuỷ sản (Nguyễn Văn Phỏ, 2002)
1.2.5.10 Kém (Zn)
Zn là một nguyên tố thuộc nhóm XII trong bảng tuần hồn hố học cùng với Cd và Hg Zn và Cd có các tính chất hoá học giống nhau nhất
Zn là một nguyên tố chalcophile được hình thành trong các khoáng vật như
sphalerit ZnS là phổ biến nhất, còn lại các khoáng vat nhu smithsonit ZnCO, va zincit
ZnO được phân tán rộng rãi ở dạng vết trong các khoáng vật như pyroxen, amphibol, mica, garnet va magnetit Ham luong cua Zn trong đá siêu mafic là 50 mg/kg, bazan 105 mg/kg, granit 39-60 mg/kg (Mielke, 1979), trong cát kết dạng quartzit-felpat là 30-50 mg/kg, trong cat két grawvac 1a 70-100 mg/kg, trong da phién sét là 50-90 mg/kg, trong vo trai dat 14 76 mg/kg (W De Vos va cong su, 2006)
Kém thường bi oxi hoa ở hoá trị II và tạo phức với cac anion, axit amin va axit hữu cơ tạo thành các kết tủa như Zn(OH);, ZnCO;, ZnS, hoặc Zn(CN); Kẽm là một
Trang 39các khoáng vật sét Nguồn gây ô nhiễm Zn chính trong nước dưới đất là các nguồn nhân tạo như: trong các ngành công nghiệp mạ điện, ngoài ra Zn có thể xâm nhập vào thuỷ vực thông qua hoạt động khai khoáng, thuốc diệt nấm, dệt nhuộm (Nguyễn
Văn Phổ, 2002)
1.2.5.11 Mangan (Mn)
Cũng là nguyên tố thuộc nhóm VII trong bảng tuần hồn hố học cùng với Te
và Re Mn có các dạng oxi hoá chính là Mn”, Mn'”, Mn” và Mn””
Hàm lượng phân bố trung bình của Mn trong vo trai dat 1a 600 mg/kg (McLennan and Taylor, 1999) Mn la một nguyên tố lithophile được hình thành từ nhiều khoáng vật như pyrolusit MnO;, rhodochrosit MnCO;, manganit MnO(OH), và được xem như một nguyên tố phụ của garnet, olivin, pyroxen, amphibol và canxit Hàm lượng của Mn trong đá magma siêu mafic là 1600 mg/kg, bazan 1500 mg/kg, granit 390 — 540 mg/kg, trong cat két grawac và đá phiến sét Mn có hàm lượng khoảng 700mg/kg Khi giá trị Mn cao thường đi chung với Cr, Ni, V thì đây là biểu hiện của
da mafic (W De Vos va cộng sự, 2006)
Nguồn gốc nhân sinh của Mn bao gồm khai thác mỏ, luyện kim, cơ khí, giao thông, và nơng nghiệp Ngồi ra Mn cũng được sử dụng làm chất phụ gia trong sản xuất thép, kính thuỷ tinh, pin khơ và hố chất (W De Vos và cộng sự, 2006) Tuy nhiên, do Mn là nguyên tố có hàm lượng cao trong trái đất do đó nguồn gốc địa hoá của Mn được xem là nguồn cung cấp quan trọng trong nước dưới đất (Yang và Sanudo—Wilhelmy, 1998)
1.2.5.12 Sat (Fe)
Fe là nguyên tố nằm trong nhóm VIII của bảng tuần hồn hố học, cùng với Ru và Os Đây là nguyên tố phong phú thứ tư trong trái đất và đứng thứ hai trong vỏ trái
đất (sau nhôm) Fe ở 2 dạng oxi hoá chính là Fe”” và Fe”, trong nước sự hoà tan của
Fe rất phức tạp Độ hoà tan của sắt phụ thuộc vào điều kiện oxi hoá — khử của môi
trường Trong môi trường có pH thấp và điều kiện khử, Fe dễ hoà tan thành Fe?" đặc
biệt có hàm lượng cao ở các tầng chứa nước dưới đất (Hylander et al 2000), tuy nhiên Fe hoà tan thường kết tủa nhanh chóng khi pH hoặc Eh tăng, khi pH gần trung tính
cùng với sự có mặt của các tác nhân tạo phức trong dung dịch như F, SO,”, PO43- và
Trang 40De Vos va cong su, 2006)
Fe vừa là nguyên tố lithophil vừa là nguyên tố chalcophil do đó Fe được hình
thành từ nhiều khoáng vật phổ biến như pyrit FeS,, magnetit Fe;0,, hemantit Fe,0;,
siderit FeCO;, ngoài ra Fe còn có mặt nhiều trong các khoáng vật tạo đá như mica, garnet, amphibol, pyroxen và olivin Hàm lượng Fe trong đá siêu mafic là 9,6%, bazan
8,6%, granit 2,2 % (Mielke, 1979 va Williamson, 1999), trong da phién sét và cát kết
grauwac có Fe lớn hơn 6%, cát kết acko khoảng 3%, cát kết quartz-felpat khoảng 0,5% và trung bình trong vỏ trái đất là 7% (W De Vos và cộng sự, 2006)
Nguồn gốc nhân tạo của Fe bao gồm các ngành công nghiệp sắt và thép, nước
thải và bụi từ khai thác mỏ sắt (Reimann và de Caritat, 1998), phân bón và thuốc diệt
cỏ chứa sắt sunfua (Reimann và nhiều người khác,2003)
* Dựa vào các đặc điềm của các thông số chất lượng nước trên, hàm lượng trung bình các nguyên tô liên quan đến các thông số chất lượng nước trong thành phân thạch học của các tầng chứa nước trong nghiên cứu như sau: