Luận văn thạc sĩ Quản lý tài nguyên và môi trường: Nghiên cứu quá trình phóng thích và chuyển hóa Arsen trong nước ngầm tại Huyện An Phú, Tỉnh An Giang

Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế gây phóng thích Arsen trong môi trường đất và nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong nói chung và huyện An Phú nói riêng.. C

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu

Từ các tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam đối với quá trình xâm nhiễm Arsen trong đất và nước ngầm, các câu hỏi nghiên cứu được đặt ra như sau:

(i) Nguyên nhân và cơ chế nào đã thúc đẩy quá trình phóng thích Arsen trong môi trường đất và nước ngầm tại khu vực nghiên cứu ?

(ii) Làm thế nào để giảm thiểu nguy cơ xâm nhiễm Arsen và biện pháp nào về khai thác và sử dụng nước ngầm bị xâm nhiễm Arsen tại An Giang sẽ được đề xuất và áp dụng hợp lý ? Để trả lời các câu hỏi nghiên cứu nêu trên, hai (02) giả thuyết sau đây được xem xét nhằm tìm hiểu về cơ chế và nguyên nhân phóng thích Arsen, bao gồm:

 Sự thay đổi về hàm lượng Arsen nguyên dạng trong nước ngầm theo mùa (mùa mưa và mùa khô) do ảnh hưởng của oxy từ nước mặt của sông Mekong

 Sự kết hợp giữa Arsen và dạng keo Sắt (II) hữu cơ có tính linh động có thể làm tăng tính linh động và di chuyển của Arsen trong môi trường đất và nước ngầm.

Mục tiêu nghiên cứu

Với hai giả thuyết nêu trên, mục tiêu tổng quát của đề tài là đánh giá quá trình chuyển hóa giữa các dạng Arsen từ đất vào mạch nước ngầm nhằm kiểm chứng hai (02) giả thuyết đã nêu trên

Từ đó, các biện pháp quản lý, khai thác và sử dụng nguồn nước ngầm tại khu vực nghiên cứu sẽ được đề xuất Để đạt được mục tiêu tổng quát này, các mục tiêu cụ thể sau đây đã được thực hiện:

 Đánh giá và xác định được hàm lượng Arsen tổng, Arsen nguyên dạng và các thông số địa hóa trong đất và nước ngầm theo mùa và theo không gian

 Xác định mối tương quan giữa hàm lượng Arsen và các thông số địa hóa của đất và nước ngầm

 Đề xuất các biện pháp khai thác và sử dụng nước ngầm hợp lý

Bên cạnh đó, trong đề tài “ Nghiên cứu quá trình phóng thích và chuyển hóa Arsen trong nước ngầm khu vực Huyện An Phú, Tỉnh An Giang”, một kỹ thuật lấy mẫu mới sẽ được áp dụng, đó là kỹ thuật lấy mẫu nước ngầm và xử lý mẫu trong điều kiện kị khí Phương pháp này đã được áp dụng nhằm hạn chế sự chuyển hóa As III thành As V trong quá trình lấy mẫu do sự tiếp xúc của nước ngầm với không khí (sự thay đổi từ môi trường khử sang môi trường oxy hóa) so với phương pháp lấy mẫu nước ngầm thông thường trước đây.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được những mục tiêu cụ thể nêu trên, các nội dung nghiên cứu sau đây đã được thực hiện:

Nội dung 1: Tổng quan các dạng tồn tại của Arsen và quá trình chuyển hóa của Arsen trong nước ngầm

 Tìm hiểu các dạng tồn tại của Arsen trong nước ngầm

 Tìm hiểu quá trình chuyển hóa qua lại giữa các dạng Arsen trong nước ngầm

 Tìm hiểu mối tương quan giữa các điều kiện hóa - lý đến sự tồn tại các dạng Arsen trong nước ngầm

Nội dung 2: Đánh giá chất lượng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu

 Thu thập các số liệu nghiên cứu trước đây về chất lượng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu

 Lấy mẫu, phân tích chất lượng nước ngầm theo mùa tại khu vực nghiên cứu

Nội dung 3: Đánh giá thành phần và chất lượng đất

 Đánh giá thành phần hạt, độ thấm, chất lượng đất và hàm lượng Arsen trong đất tại khu vực nghiên cứu

 Đánh giá mối tương quan giữa hàm lượng Arsen và các thành phần địa hóa của đất tại khu vực nghiên cứu

 Đánh giá hàm lượng Arsen và khoáng Sắt theo độ sâu lớp đất

Nội dung 4: Đánh giá mối tương quan giữa hàm lượng Arsen và các chỉ tiêu hóa - lý của nước ngầm và đất

 Phân tích mức độ tương quan thuận, tương quan nghịch và

 Xác định phương trình tương quan (nếu có)

 Xác định nguyên nhân chuyển hóa Arsen trong nước và đất

Nội dung 5: Đề xuất các giải pháp quản lý cho công tác quy hoạch và khai thác nguồn nước ngầm tại khu vực nghiên cứu

 Xây dựng các giải pháp về quy hoạch cho công tác quản lý nguồn tài nguyên nước ngầm tại địa phương

 Đánh giá các khó khăn, thuận lợi trong công tác quản lý.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài nhằm mục đích tìm hiểu và làm rõ nguyên nhân cũng như cơ chế gây phóng thích và chuyển hóa Arsen từ trầm tích vào môi trường nước ngầm tại khu vực huyện

An Phú nói riêng và Đồng bằng Sông Cửu Long nói chung Từ đó làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu chuyên sâu trong tương lai về Arsen trong nước ngầm và trầm tích Bên cạnh đó, phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu trong điều kiện kị khí được áp dụng thành công sẽ làm tiền đề cho các nghiên cứu về đặc tính hóa lý của môi trường đất và nước ngầm đạt được kết quả có độ tin cậy cao.

Ý nghĩa thực tiễn

Khan hiếm nước sạch hiện đang là một trong các vấn đề môi trường cần được giải quyết, trong đó có Việt Nam Với tình trạng biến đổi khí hậu, khai thác thủy điện trên lưu vực sông Mekong, khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long sẽ là khu vực chịu tác động nặng nề nhất Việc tìm kiếm một nguồn nước khác bên cạnh nước mặt là cần thiết, trong đó nguồn tài nguyên nước ngầm trong khu vực là một trong các giải pháp hàng đầu Từ việc hiểu rõ được cơ chế phóng thích và

14 chuyển hóa của Arsen trong nước ngầm tại khu vực huyện An Phú, các cơ quan chức năng sẽ có các biện pháp quản lý việc khai thác một cách hợp lý tài nguyên nước ngầm nhằm gia tăng nguồn nước phục vụ cho đời sống của con người và phát triển kinh tế - xã hội Đồng thời, việc loại bỏ và hạn chế sự chuyển hóa Arsen từ trầm tích vào môi trường nước ngầm sẽ có ý nghĩa thực tiễn trong việc hạn chế tác động của Arsen đến sức khỏe người dân địa phương đang sử dụng nguồn nước ngầm tại khu vực huyện An Phú, tỉnh An Giang nói riêng và khu vực Đồng bằng sông Mekong nói chung.

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Tác giả của Luận văn là một thành viên của hai đề tài “Nghiên cứu vai trò của chu trình lưu huỳnh trong quá trình phóng thích Arsen trong môi trường đất và nước ngầm tại Đồng bằng sông Cứu long, Việt Nam” do GS Rizlan Bernier (Đại học EPFL) chủ trì và đề tài “Đánh giá mức độ ô nhiễm Arsen trong đất và nước ngầm tại huyện An Phú, tỉnh An Giang” do PGS Võ

Lê Phú (Đại học Bách Khoa) chủ trì trong khuôn khổ của Dự án CARE-RESCIF (Mã số: T- MTr-2014-84) Vì vậy, đề tài luận văn thạc sĩ này là một phần nội dung của hai đề tài nêu trên Tất cả các thông tin, số liệu được sử dụng từ việc triển khai hai đề tài này với sự cho phép của

GS Rizlan Bernier và PGS Võ Lê Phú Do tính chất kế thừa số liệu từ hai đề tài nêu trên, một vài số liệu về đất và Arsen nguyên dạng trong môi trường đất, nước đã bị giới hạn do yêu cầu công bố kết quả trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế (đã nộp bản thảo), ngoại trừ các số liệu đã được công bố trên các tạp chí trong nước (xem Phụ lục) Mặc dù vậy, các thông tin, số liệu trong Luận văn này đảm bảo đạt được mục tiêu nghiên cứu của đề tài

QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI

(hiện trạng khai thác, tình trạng ô nhiễm, mục đích sử dụng nước ngầm, …)

Tổng quan tài liệu (độc tính, các dạng tồn tại, cơ chế chuyển hóa Arsen, v.v.)

Lựa chọn khu vực khảo sát (xã Quốc Thái, xã Khánh An)

Lẫy mẫu Đất (2 lõi đất)

Nước ngầm (114 mẫu nước ngầm) Phân tích mẫu

Xử lý số liệu (Excel, SPSS)

So sánh Đánh giá số liệu Giả thuyết ban đầu

Phủ định giả thuyết Sai Đúng

BỐ CỤC LUẬN VĂN

Luận văn gồm sáu (06) Chương được trình bày với bố cục chi tiết như sau: Giới thiệu chung: trình bày khái quát những vấn đề cơ sở cho việc thực hiện luận văn, bao gồm tổng quan về các nghiên cứu trong – ngoài nước, mục tiêu của đề tài, phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa của đề tài và quy trình nghiên cứu – phát triển đề tài Chương 1: khái quát chung về hiện trạng tài nguyên – môi trường tỉnh An Giang cũng như điều kiện dân cư, kinh tế, xã hội và hiện trạng sử dụng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu (huyện An Phú, tỉnh An Giang) Chương 2: giới thiệu về cơ sở lý thuyết, độc tính, các dạng tồn tại của Arsen cũng như cơ chế chuyển hóa và phóng thích Arsen trong môi trường đất và nước ngầm

Chương 3: trình bày chi tiết về phương pháp lấy mẫu và các phương pháp nghiên cứu đã áp dụng trong luận văn Chương 4: trình bày kết quả phân tích chất lượng nước ngầm và đất

Chương 5: xác định mối tương quan giữa Arsen và các chỉ tiêu hóa lý trong nước ngầm cũng như trầm tích; chỉ ra nguyên nhân phóng thích Arsen trong nước ngầm và trầm tích tại khu vực nghiên cứu Chương 6: Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý trong việc quy hoạch sử dụng nguồn nước tại khu vực nghiên cứu nói riêng và tỉnh An Giang nói chung Kết luận – Kiến nghị: tóm tắt kết quả nghiên cứu đã đạt được và kiến nghị các vấn đề tồn tại nhằm định hướng cho các nghiên cứu mang tính kế thừa trong tương lai

TỔNG QUAN HUYỆN AN PHÚ – TỈNH AN GIANG VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM TẠI KHI VỰC NGHIÊN CỨU

TỈNH AN GIANG

1.1.1 Tổng quan về Tỉnh An Giang

An Giang là tỉnh nằm ở miền tây Nam Bộ, thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long An Giang là một phần trong vùng Tứ giác Long Xuyên, đồng thời là tỉnh biên giới có nhiều dân tộc và tôn giáo

Tọa độ địa lý tỉnh An Giang được giới hạn bởi:

 Từ 10 o 20 ’ 07” đến 10 o 34’ 23” độ vĩ Bắc,

 Từ 104 0 47’20” đến 105 0 35’10” độ kinh Đông

Hình 1-1 Ranh giới hành chính các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long

Nguồn: Cổng thông tin trực tuyến tỉnh An Giang, 2015

Diện tích tự nhiên toàn tỉnh An Giang là 353.666,85 ha, chiếm 1,07% diện tích đất của cả nước, xếp thứ 4 ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (sau Kiên Giang, Cà Mau và Long An) với 11 đơn vị hành chính trực thuộc gồm hai (02) thành phố, một (01) thị xã và tám (08) huyện, trong đó bao gồm 156 đơn vị hành chính cấp xã (16 thị trấn, 21 phường và 119 xã)

 Phía Tây Bắc giáp Vương quốc Campuchia (với đường biên giới quốc gia dài 95 km);

 Phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Tháp (113 km);

 Phía Đông Nam giáp thành phố Cần Thơ (45 km);

 Phía Nam và Tây Nam giáp tỉnh Kiên Giang (62 km)

Bảng 1.1 Các đơn vị hành chính trực thuộc tỉnh An Giang

Tên đơn vị Diện tích (km 2 )

Nguồn: Cục Thống kê An Giang, 2012

Hình 1-2 Ranh giới hành chính Tỉnh An Giang

Nguồn: Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Tài nguyên Môi trường An Giang, 2012

Chế độ mưa bị phân hoá thành 02 mùa rõ rệt Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11 do ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam và lượng mưa tập trung chủ yếu vào các tháng 7, 8, 9, 10 Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa không vượt quá 100 mm/năm

Bảng 1.3 Lượng mưa tại các trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh An Giang

Nguồn: Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Tài nguyên Môi trường An Giang, 2012

Lượng mưa trung bình tại trạm có sự khác biệt rất lớn, Trong đó, lượng mưa đo được cao nhất vào tháng 9 là 132,7 mm tại trạm Xuân Tô, lượng mưa thấp nhất là 0,2 mm vào tháng 01 tại Trạm Tri Tôn

Tóm lại với nền nhiệt cao đều trong năm, giàu nắng, mưa theo mùa và không có bão, điều kiện khí hậu ở An Giang khá thuận lợi cho phát triển sản xuất nông nghiệp như thâm canh, tăng vụ và đa dạng hoá cây trồng, vật nuôi

Tỉnh An Giang có hệ thống sông và kênh rạch rất phát triển, với 02 con sông chính: sông Tiền và sông Hậu (phần hạ lưu của sông Mê Kông) chi phối nguồn nước và các đặc điểm thuỷ văn của tỉnh; ngoài ra có sông Vàm Nao nối liền từ sông Tiền sang sông Hậu Chế độ thuỷ văn ở

An Giang phụ thuộc chủ yếu vào chế độ bán nhật triều biển Đông và chịu ảnh hưởng của các

22 yếu tố dòng chảy của sông Tiền, sông Hậu, chế độ mưa, đặc điểm địa hình và hình thái kênh rạch

Sự phân phối lượng nước giữa sông Tiền và sông Hậu thay đổi trên các đoạn sông khác nhau Phía trên biên giới Việt Nam - Campuchia, trước khi đổ vào lãnh thổ Việt Nam, chỉ có khoảng

20 - 25% lượng nước đổ vào sông Hậu, 75 - 80% lượng nước còn lại được đổ sang sông Tiền; đến sông Vàm Nao có sự lưu thông và phân phối lại dòng chảy nên lượng nước ở hai sông gần như tương đương

Lưu lượng trung bình năm là 13.500 m 3 /giây, vào mùa lũ 24.000 m 3 /giây và mùa kiệt là 5.020 m 3 /giây Hệ thống sông nhánh, kênh rạch tự nhiên và kênh thuỷ lợi trong tỉnh có tổng chiều dài hơn 5.500 km (mật độ 1,6 km/km 2 ), đủ sức chuyển tải nguồn nước mặt phục vụ sản xuất, sinh hoạt và vận tải thuỷ

Chế độ thuỷ văn ở An Giang phụ thuộc chủ yếu vào chế độ bán nhật triều biển Đông và chịu ảnh hưởng của các yếu tố dòng chảy sông Cửu Long (sông Tiền, sông Hậu), chế độ mưa, đặc điểm địa hình và hình thái kênh rạch

Chế độ nước và chế độ dòng chảy của sông Tiền và sông Hậu cũng được phân phối theo mùa: mùa lũ (mùa nước nổi) và mùa kiệt Theo Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Tài nguyên Môi trường An Giang (2012), đặc điểm thủy văn của sông Tiền và sông Hậu trên địa bàn tỉnh An Giang được tóm tắt như sau:

Bắt đầu từ tháng 9 - 11 hàng năm, lượng nước lớn nhất ở sông Tiền và sông Hậu (chiếm 50%) Lưu lượng đỉnh lũ trước khi tràn vào Đồng bằng sông Cửu Long có giá trị trung bình từ 50.000 đến 60.000 m 3 /ngày, có năm đạt 70.000 m 3 /ngày Mùa lũ mang lại nguồn phù sa màu mỡ, vệ sinh đồng ruộng; cải thiện chất lượng đất, chất lượng nước, bổ sung nguồn nước ngầm, mang lại nguồn lợi thuỷ sản và tạo công ăn việc làm cho một bộ phận nông dân trong mùa nước nổi

Tuy nhiên, mùa lũ ảnh hưởng đến các hoạt động kinh tế - xã hội như tốn kém chi phí đầu tư và bảo dưỡng cơ sở hạ tầng, gây ảnh hưởng đến thời vụ gieo trồng, thu hoạch và sản lượng nông

- thuỷ sản và gây thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân, v.v

Bắt đầu từ tháng 2 - 5 hàng năm, lượng nước nhỏ nhất (chỉ chiếm 15 - 25%) Lưu lượng nước sông Tiền (tại Tân Châu) và sông Hậu (tại Châu Đốc) trong các tháng 3 - 5 (1978 - 1982) dao động trong khoảng 1.540 – 2.220 m 3 /ngày Chế độ nước sông, kênh rạch của tỉnh An Giang vào mùa cạn rất phức tạp do chịu ảnh hưởng của triều biển Đông và triều vịnh Thái Lan

HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN TỈNH AN GIANG

Tài nguyên đất tỉnh An Giang khá phong phú về loại và có chất lượng khá cao, độ phì từ trung bình đến khá Nguồn nước ngọt quanh năm, hệ thống sông rạch dày đặc, tạo cơ chế ém phèn tự nhiên, thoát rửa phèn tốt Tuy nhiên, đất đai đã được khai thác, thâm canh từ lâu, hệ số vòng quay của đất lúa đạt 2,78 - 2,80 lần/năm đã dẫn một số nơi có hiện tượng suy thoái đất Điều này cần bố trí cơ cấu cây trồng thích hợp theo hướng đa dạng hoá cây trồng, trong đó chú trọng đến cơ cấu lúa màu, chuyên màu, lúa - thuỷ sản và cây ăn quả theo tiềm năng đất đai và có biện pháp sử dụng đất thích hợp đối với từng loại đất và bảo vệ môi trường đất theo hướng bền vững

Bảng 1.4 Các nhóm đất chính ở An Giang

STT Nhóm đất Diện tích

3 Đất phù sa cổ (hay Đất Xám) 14.617,72 4,13

7 Loại khác (không phân tích) 13.043,84 3,69

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, 2010

Nguồn nước ngọt được cung cấp chủ yếu bởi hệ thống sông Mekong từ Campuchia chảy qua Việt Nam theo 2 con sông Tiền và sông Hậu, song song từ Tây Bắc xuống Đông Nam và có chiều dài hơn 99 km trên địa bàn tỉnh Lưu lượng của các sông khá lớn nên đủ cung cấp nước cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt kể cả trong mùa kiệt (lưu lượng trung bình của hệ thống sông này là 13.800 m 3 /s/năm với lưu lượng mùa lũ lên tới 24.000 m 3 /s và mùa cạn còn 5.020 m 3 /s) Nguồn nước mặt hiện phục vụ tưới cho hầu hết diện tích gieo trồng, năm 2008 tưới cho 626.390 ha, tăng 41.963 ha so với năm 2005

Ngoài ra, toàn tỉnh còn có 280 tuyến sông rạch lớn khác đã kết hợp với 2 hệ thống sông lớn nêu trên có tác động lớn đến việc truyền triều; cung cấp nước tưới, tiêu; giao thông thủy; tạo cảnh quan; cung cấp nước sinh hoạt; nơi sinh sống và cư trú của các loài thủy sản bản địa; cung cấp nguồn thực phẩm; đệm nhiệt không khí nhất là trong môi trường đô thị; tăng thêm tính thích nghi, lợi thế đắc địa của vùng đất, khu đất liền kề với sông rạch trong mục đích sản xuất nông nghiệp, phi nông nghiệp (như nuôi thủy sản, cây ăn quả, xây dựng đô thị, khu dân cư, khu công nghiệp, khu du lịch sinh thái, v.v.) và tăng cường trao đổi nước, khả năng làm sạch của dòng sông do những tác động của các nguồn thải gây nên

Tuy được đánh giá là Tỉnh có nguồn nước mặt khá dồi dào, khai thác tốt cho mục đích nông nghiệp, dân sinh, giao thông, v.v nhưng với những diễn biến bất thường của nguồn nước trong những năm gần đây (xâm nhập mặn; diễn biến mực nước bất thường trên sông Tiền, sông Hậu; tình trạng ô nhiễm vi sinh, phosphat, BOD, COD, NH4 ở khu vực đô thị, chợ và khu vực nội đồng, v.v.), cùng với tình trạng xây nhà sàn trên sông, xây dựng đập thủy điện ở thượng nguồn sông Mekong (Trung Quốc, Thái Lan, Lào), khai thác nguồn nước quá mức cho mục đích nông nghiệp, công nghiệp, cấp nước sinh hoạt cho dân cư đô thị trong bối cảnh đô thị hóa mạnh, ô nhiễm do hoạt động sản xuất nông nghiệp, v.v gắn liền với tác động kép của biến đổi khí hậu là một trong những nguy cơ tác động đến nguồn nước mặt của Đồng bằng sông Cửu Long nói chung và tỉnh An Giang nói riêng trong các thập kỷ tới

Tài nguyên nước dưới đất

Trên địa bàn tỉnh An Giang hiện có bảy (07) tầng chứa nước hiện hữu:

 Tầng chứa nước Holocene phân bố rộng khắp tỉnh An Giang, khả năng chứa nước từ trung bình đến thấp, nước có độ khoáng hóa hầu hết lớn hơn 01 g/L, chất lượng nước không đảm bảo cho cung cấp phục vụ sinh hoạt và ăn uống

 Tầng chứa nước Pleistocene trên và tầng chứa nước Pleistocene giữa-trên phân bố khắp tỉnh An Giang, có chiều dày trung bình, khả năng chứa nước từ cao đến thấp Nước có độ khoáng hóa nhỏ hơn 01 g/L, có thể khai thác phục vụ cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt

 Tầng chứa nước Pleistocene dưới có mức độ chứa nước từ cao đến thấp, độ khoáng hóa lớn hơn 01 g/L, chất lượng nước kém, không đạt tiêu chuẩn phục vụ cho ăn uống và sinh hoạt

 Tầng chứa nước Pliocene giữa phân bố chủ yếu từ phần trung tâm kéo qua phía đông, có chiều dày lớn, mức độ chứa nước từ cao đến thấp, có thể khai thác dạng công nghiệp phục vụ cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt cho thành phố Long Xuyên và các khu công nghiệp, các cụm dân cư trong khu vực

 Tầng chứa nước Pliocene dưới có mức độ chứa nước từ trung bình đến thấp, chất lượng kém, ít có ý nghĩa cho phục vụ nhu cầu ăn uống và sinh hoạt

 Tầng chứa nước Miocen trên có mức độ chứa nước thấp, diện tích phân bố nhỏ, nằm ở độ sâu lớn nên không có ý nghĩa cho mục đích cung cấp nước

Nước ngầm ở An Giang có trữ lượng khá dồi dào, có thể khai thác và phục vụ sản xuất công nghiệp và sinh hoạt (trừ vùng núi Tri Tôn và Tịnh Biên) Theo thống kê chưa đầy đủ, toàn tỉnh có 7.133 giếng khoan, phục vụ sinh hoạt 92,14%, phục vụ sản xuất 7,86% và khảo sát sơ bộ có khoảng 240 giếng bị ô nhiễm hoặc có nguy cơ nhiễm bẩn các loại cần phải xử lý trám lấp để bảo vệ nguồn nước

Hiện nay An Giang vẫn tiếp tục chương trình cải tạo, nâng cấp và xây mới các nhà máy nước ở khu dân cư tập trung và các cụm công nghiệp; tiếp tục xây mới các hồ chứa trên núi để dự trữ cho mùa khô và phục vụ nước sinh hoạt cho các huyện vùng núi.

ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI

Căn cứ theo Cục Thống kê An Giang năm 2012, tính đến năm 2011, dân số toàn tỉnh là 2.151.000 người, mật độ dân số đạt mức 608 người/km² Đây là tỉnh có dân số đông nhất khu vực đồng bằng sông Cửu Long Toàn tỉnh có 24.011 hộ dân tộc thiểu số, với 114.632 người, chiếm 5,17% tổng dân số toàn tỉnh

Bảng 1.5 Số liệu thống kê các hạng mục chính (năm 2011)

STT Hạng mục Đơn vị Giá trị

1 Kim ngạch xuất khẩu bình quân đầu người USD/người 386,1

2 Thu ngân sách Nhà nước từ kinh tế trên địa bàn bình quân đầu người 1.000VNĐ/người 2.050

3 Tổng sản phẩm (GDP) bình quân đầu người 1.000VNĐ/người 27.488

4 Tổng sản phẩm GDP tỉ đồng 59.126

5 Học sinh trong 1.000 dân người/1.000 dân 154

6 Dân số trong độ tuổi lao động người 14.444.652

7 Sản lượng cây lương thực có hạt bình quân đầu người kg/người 1.829

8 Sản lượng cây lương thực có hạt tấn 3.933.553

9 Tổng kim ngạch xuất khẩu 1.000USD 830.604

10 Tổng thu ngân sách Nhà nước từ kinh tế trên địa bàn tỉ đồng 4.410

11 Tổng chi ngân sách Nhà nước tỉ đồng 9.548

Giá trị xuất khẩu 1.000USD 830.604

- Thủy sản các loại 1.000USD 400.325 tấn 144.080

Nguồn: Cục Thống kê An Giang, 2012

HUYỆN AN PHÚ

1.4.1 Tổng quan về Huyện An Phú

Huyện An Phú có địa thế chia làm 3 phần, sông Hậu chảy ngang chia đôi khu vực, đồng thời sau nhiều năm phù sa tích tụ tạo nên cù lao An Phú nổi giữa sông, chia thành 2 nhánh nhỏ: nhánh phụ bên bờ Tây rộng khoảng 300 m (gọi là sông Bình Di) và nhánh chính bên bờ Đông hơi rộng hơn (gọi là Sông Hậu)

Diện tích tự nhiên của huyện 22.641,71 ha Huyện có 14 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm

12 xã: Đa Phước, Vĩnh Trường, Vĩnh Hậu, Vĩnh Lộc, Phú Hữu, Khánh An, Khánh Bình, Nhơn Hội, Phú Hội, Phước Hưng và hai (02) thị trấn: thị trấn An Phú và thị trấn Long Bình

 Phía Bắc và phía Tây giáp tỉnh Takeo và Kandal của Campuchia, đường biên giới dài khoảng 40,5 km

 Phía Đông giáp Thị xã Tân Châu

 Phía Nam giáp ngã ba sông Hậu - Thành phố Châu Đốc

Hình 1-3 Ranh giới hành chính Huyện An Phú

Nguồn: Phòng Tài nguyên và Môi trường An Phú, 2013

An Phú là huyện đầu nguồn của tỉnh, là nơi tiếp nhận dòng chảy đầu tiên của con sông Hậu từ Campuchia chảy vào Việt Nam Đặc biệt, An Phú được bao bọc bởi các con sông lớn như sông sông Hậu, sông Bình Di, sông Châu Đốc

Hầu hết diện tích huyện An Phú đều là đồng bằng, nhiều nơi bị ngập úng thường xuyên Loại đất trên đại bàn chủ yếu là đất phù sa Hàng năm, An Phú chịu ảnh hưởng của mùa lũ hay còn gọi là mùa nước nổi Khoảng từ tháng 6 hàng năm, mực nước trên sông Mekong dâng cao, mưa nhiều kết hợp với lượng nước tích tụ tại Biển Hồ của Campuchia làm hầu hết toàn bộ khu vực bị ngập nước, độ ngập trung bình khoảng 2 - 3 m; cao trình biến động từ 0,8 m đến 3 m.

Nhìn chung, địa hình của huyện An Phú tương đối thuận lợi để phát triển nông - lâm nghiệp - thuỷ sản Tuy nhiên, do là huyện đầu nguồn thường chịu ảnh hưởng của dòng lũ thượng nguồn nên thường xuyên chịu thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến phát triển nông nghiệp, hệ thống giao thông, gây sạt lở bờ sông, v.v Địa thế của Huyện An Phú có vai trò quan trọng về chính trị, quân sự và kinh tế vì:

 Án ngữ nơi đầu nguồn của sông Hậu khi từ Campuchia vào Việt Nam,

 Nằm trên tuyến đường giao thông thủy nối liền các tỉnh miền Tây ven sông Hậu Việt Nam với thủ đô Phnôm Pênh của Campuchia

Trước đây việc giao thông giữa Huyện An Phú với Thành phố Châu Đốc khá bất tiện vì phải qua phà Hiện nay cầu Cồn Tiên đã đi vào hoạt động, tạo sự thông suốt giao thông với Quốc lộ

An Phú có đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nền nhiệt cao và ổn định Lượng mưa tương đối lớn và phân bổ theo mùa a) Nhiệt độ

 Nhiệt độ trung bình năm 28,7 0 C

 Nhiệt độ cao nhất 37,3 0 C (tháng 4)

 Nhiệt độ thấp nhất 26,5 0 C (tháng 1) b) Mưa

Chế độ mưa bị phân hóa thành hai (02) mùa rõ rệt Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11, do ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam và lượng mưa tập trung từ tháng 7 – 10 Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa không vượt quá 100 mm/năm.

29 c) Lượng bốc hơi và độ ẩm không khí

Lượng bốc hơi hàng năm lớn, từ 1.200 – 1.300 mm Lượng bốc hơi cao xảy ra trong 5 tháng mùa khô với ẩm độ không khí trung bình của các tháng này khoảng 76% Bốc hơi mạnh xảy ra trong thời gian này làm nghiêm trọng thêm tình trạng thiếu nước ở khu vực đồi núi Lượng bốc hơi trong 7 tháng mùa mưa xấp xỉ lượng bốc hơi trong 5 tháng mùa khô Độ ẩm không khí của các tháng mùa mưa khoảng 80 – 85% d) Nắng

 Tổng số giờ nắng 2.346 giờ,

 Tổng số giờ nắng thấp nhất 123,8 giờ / tháng 7

 Tổng số giờ nắng cao nhất 234,2 giờ / tháng 12

Số giờ nắng bình quân mỗi ngày ở các tháng mùa khô thường cao hơn khoảng 2 giờ so với các tháng mùa mưa e) Gió

Chế độ gió trong khu vực khá đồng nhất Từ tháng 5 – 10 phổ biến gió mùa Tây Nam mang hơi nước về tạo mưa; từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau phổ biến gió mùa Đông Bắc có đặc điểm lạnh và khô Tốc độ gió trung bình trong năm khoảng 3 m/giây

Chế độ thuỷ văn ở An Phú phụ thuộc chủ yếu vào chế độ bán nhật triều biển Đông và chịu ảnh hưởng của các yếu tố dòng chảy sông Cửu Long (sông Hậu, sông Bình Di), chế độ mưa, đặc điểm địa hình và hình thái kênh rạch

Sông Cửu Long chảy qua An Phú theo 2 nhánh sông Bình Di và sông Hậu Lưu lượng trung bình năm là 13.500 m 3 /s, vào mùa lũ 24.000 m 3 /s và mùa kiệt là 5.020 m 3 /s

Hàng năm trùng vào mùa mưa, An Phú đón nhận con nước lũ và hình thành mùa nước nổi với khoảng 70% diện tích tự nhiên bị ngập từ 1 mét đến 2,5 mét, thời gian ngập từ 2,5 đến 5 tháng, thông thường từ 15/8 đến 20/12 Đánh giá về mùa nước nổi, quan điểm hiện nay của huyện không xem đó là thiên tai mà là một hiện tượng thuỷ văn bình thường theo chu kỳ mỗi năm, từ lâu đời đã gắn liền với cuộc sống và sản xuất của cư dân Đồng bằng sông Cửu Long Do vậy cần phải biết khai thác những mặt lợi, hạn chế mặt hại và cùng sống chung an toàn với mùa nước nổi

Mùa nước đã mang lại nguồn phù sa màu mỡ và vệ sinh đồng ruộng; cải thiện chất lượng đất, chất lượng nước, bổ sung nguồn nước ngầm; mang lại nguồn lợi thuỷ sản và tạo công ăn việc làm cho một bộ phận nông dân trong mùa nước nổi b) Khuyết điểm

Về mặt hại, mùa nước đã làm gián đoạn các hoạt động kinh tế - xã hội; tốn kém chi phí đầu tư và bảo dưỡng cơ sở hạ tầng; gây ảnh hưởng đến thời vụ gieo trồng, thu hoạch và sản lượng nông - thuỷ sản; cản ngại cho việc phát triển các mô hình sản xuất nhằm công nghiệp hoá - hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn Ngoài ra mức nước ngập sâu còn gây thiệt hại tính mạng và tài sản của nhân dân

Với tính hai mặt của mùa lũ - mùa nước nổi, 05 năm qua An Phú đã bố trí nhiều quỹ đất để đầu tư nhiều công trình như đê bao bảo vệ sản xuất nông nghiệp, cụm - tuyến dân cư cho dân vùng bị ngập và hàng loạt công trình phúc lợi có cao trình an toàn

Theo báo cáo tổng hợp của Phòng Tài nguyên và Môi trường An Phú năm 2013, các nguồn tài nguyên thiên nhiên của huyện An Phú được tóm tắt như sau:

HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NƯỚC NGẦM TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN

Tài nguyên nước mặt có sông Hậu với lưu lượng khá lớn đủ sức chuyển tải nguồn nước đến các vùng sâu thông qua mạng lưới kênh rạch chằng chịt

Lưu lượng và trữ lượng nướcmặt ở An Phú khá dồi dào, do An Phú nằm ở vùng đầu nguồn của hạ lưu lưu vực sông Mekong, có hệ thống sông ngòi chằng chịt, có hai nhánh sông chính: sông Hậu dài 30 km, sông Bình Di chảy về Châu Đốc dài 32 km Hàng năm mùa lũ bắt đầu từ tháng

7 - 8 khi nhiễu động nhiệt đới hoạt động gây ra mưa to và dài ngày, làm xuất hiện những trận lũ đầu mùa, sông Hậu lên nhanh với cường suất 10 – 20 cm/ngày

Nhìn chung, lưu lượng và trữ lượng nước mặt ở An Phú khá dồi dào, là tiền đề để huyện phát triển kinh tế nông nghiệp Nguồn nước mặt trong huyện ngọt quanh năm, góp phần phát triển nuôi trồng thủy sản nước ngọt c) Nước ngầm

Theo đánh giá của các tài liệu địa chất - thuỷ văn, nước ngầm ở huyện An Phú có trữ lượng khá dồi dào nhưng việc quản lý khai thác trong các năm qua chưa được chặt chẽ do chưa xây dựng quy hoạch khai thác và bảo vệ tài nguyên nước ngầm Theo thống kê chưa đầy đủ, toàn huyện có trên 950 giếng khoan, chủ yếu phục vụ sản xuất nông nghiệp và qua khảo sát sơ bộ có khoảng

550 giếng bị ô nhiễm (chủ yếu là nhiễm độc Arsen) hoặc có nguy cơ nhiễm bẩn các loại cần phải xử lý trám lấp để bảo vệ nguồn nước

1.5 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NƯỚC NGẦM TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN AN PHÚ

1.5.1 Tầng chứa nước khai thác trên địa bàn Huyện An Phú

Hầu hết các giếng trên địa bàn huyện An Phú đều được khai thác từ tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocene

Tầng chứa nước Holocene được tạo nên bởi các trầm tích hạt thô của lớp trầm tích Holocene đa nguồn gốc lộ ra trên bề mặt, phân bố hầu như khắp tỉnh An Giang, trong đó có huyện An Phú Đáy tầng chứa nước ở độ sâu từ 2,80 m đến 66,00 m, trung bình 25,85 m Chiều dày lớp cát mịn, bùn cát pha chứa nước từ 0,90 m đến 32,00 m, trung bình 12,57 m, nằm ở phần dưới của tầng chứa nước Tầng chứa nước có xu thế vát mỏng về phía Tây và Tây Nam Nằm dưới tầng chứa nước Holocene là các thành tạo rất nghèo nước có tuổi Pleistocene trên

Bảng 1.6 Hiện trạng khai thác nước ngầm tại An Phú năm 2010

Tầng qh Tầng qp 3 Tổng số

Số lỗ khoan Q (m 3 /ng) Số lỗ khoan Q (m 3 /ng) Số lỗ khoan Q (m 3 /ng)

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, 2010 Thành phần đất đá chứa nước chủ yếu là cát mịn đến bùn cát xen các lớp bùn sét, bột sét

Tầng chứa nước có mức độ chứa nước từ trung bình đến nghèo Khu vực giàu trung bình phân bố từ sông Tiền Giang hợp lưu với sông Vàm Nao kéo về sông Hậu Giang với diện phân bố khoảng ẳ diện tớch toàn tỉnh Khu nghốo nước là phần cũn lại, từ phớa Bắc kộo về phớa Nam của tỉnh An Giang (nằm về phía Tây sông Hậu Giang)

Lưu lượng các giếng khai thác nhỏ, từ 0,0 L/s đến 4,17 L/s, trung bình 0,87 L/s

Nước trong tầng có loại hình hóa học chủ yếu là: Bicarbonat-clorua Natri, Clorua-bicarbonat

Natri, Clorua Natri-magne-calcium

1.5.2 Mục đích khai thác sử dụng

Theo kết quả điều tra của Sở Tài nguyên Môi trường An Giang, trên địa bàn huyện An Phú hiện có 236 công trình giếng khoan phục vụ cho các mục đích sinh hoạt và sản xuất

Bảng 1.7 Số lượng giếng khoan phân theo mục đích sử dụng tại An Phú (2010)

Sản xuất Sản xuất-tưới Tưới-sinh hoạt Sinh hoạt Không sử dụng

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, 2010

Trên địa bàn huyện An Phú hiện có 226 công trình giếng hiện đang khai thác cung cấp cho mục đích sinh hoạt, chiếm khoảng 95% số lượng giếng hiện hữu trên địa bàn Tuy số lượng giếng khá cao nhưng lưu lượng khai thác không lớn, chỉ đạt mức trung bình Tổng lưu lượng khai thác đạt 3.725,50 m 3 /ngày (97,3%)

Ngoài mục đích cung cấp nước cho sinh hoạt, các công trình giếng trên địa bàn huyện còn cung cấp cho mục đích nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản

Các công trình giếng khoan khai thác phục vục cho mục đích sản xuất trên địa bàn huyện An Phú khá thấp Trên toàn địa bàn huyện, chỉ có chín (09) công trình giếng hiện đang cung cấp cho mục đích sản xuất với lưu lượng 104 m 3 /ngày

Bảng 1.8 Lưu lượng khai thác nước ngầm cho mục đích sinh hoạt và sản xuất

Khai thác cho sản xuất Khai thác cho sinh hoạt

(m 3 /ngày) Số giếng Lưu lượng

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, 2010

Bảng 1.9 Chất lượng tầng nước ngầm tầng Holocene (qh) tại An Phú

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, 2010

Mực nước tĩnh thay đổi theo mùa với biên độ từ 1,09 m (Q203010) đến 2,37m (Q003010) và dao động theo thủy triều của các sông và biển

Tầng chứa nước có quan hệ với nước sông và biển, được cung cấp bởi nước sông, nước mưa và hướng thoát cũng ra sông và biển

Tóm lại, tầng chứa nước Holocene có chiều dày nhỏ, chất lượng nước xấu, không có khả năng cung cấp nước sinh hoạt, ăn uống cho gia đình Tuy nhiên, đây lại là tầng khai thác nước chính trên địa bàn huyện cho các mục đích sinh hoạt và tưới tiêu, do đó nguy cơ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người dân ở địa phương và khả năng tích luỹ các độc chất trong cây trồng là rất cao

Ngoài ra, trên địa bàn huyện cũng ghi nhân được việc khai thác nước ngầm ở tầng Pliestocene trên Nhưng lưu lượng khai thác và mật độ không đáng kể (chỉ có một công trình giếng khai thác với lưu lượng 02 m 3 /ngày ở xã Đa Phước)

Hình 1-4 Mục đích sử dụng nước ngầm tại Huyện An Phú (2010)

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, 2010 Đây cũng là xu hướng sử dụng giếng khoan chung trên toàn tỉnh An Giang Hầu hết các giếng khoan trên địa bàn từng huyện An Phú nói riêng và toàn tỉnh An Giang nói chung đều sử dụng cho mục đích sinh hoạt Số lượng giếng dùng cho các hoạt động sản xuất (559 giếng) chiếm tỉ

Chỉ tiêu Hàm lượng Đơn vị

HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU – XÃ KHÁNH AN, HUYỆN AN PHÚ

XÃ KHÁNH AN, HUYỆN AN PHÚ

Theo “Thống kê hiện trạng giếng khoan trên địa bàn huyện An Phú năm 2010”, trên địa bàn xã Khánh An có 22 công trình giếng hiện đang khai thác nước ngầm Tính đến năm 2013, thì số lượng công trình giếng trên địa bàn Xã tăng lên đáng kể Theo điều tra của Phòng Tài nguyên và Môi trường Huyện An Phú (2013) cho thấy số giếng hiện hữu trên địa bàn xã lên đến 217 công trình, cao hơn gấp 10 lần so với năm 2010 Tuy nhiên, các công trình giếng này chủ yếu được khai thác một cách tự phát bởi người dân địa phương với mục đích tưới rẫy nông nghiệp Các hoa màu chủ yếu: bắp, ớt, khổ qua, đậu xanh, v.v

Các giếng khai thác trên địa bàn xã Khánh An có độ sâu từ 14 – 32 m, trung bình 25 m Chủ yếu khai thác nước từ tầng Holocene – tầng nước phân bố rộng rãi trên địa bàn tỉnh An Giang Tổng lưu lượng khai thác đạt khá cao 7.185 m 3 /ngày, cao hơn xấp xỉ hai (02) lần so với tổng Đa Phước Khánh

37 lượng khai thác trên địa bàn huyện An Phú (3.829,5 m 3 /ngày) năm 2010 (Phụ lục – Hiện trạng giếng khoan trên địa bàn Huyện An Phú năm 2013)

Nhiều nghiên cứu trước đây (UNICEF và Viện vệ sinh y tế công cộng, 2006; Hoàng Thị Hạnh et al., 2010; Nguyễn Việt Kỳ, 2009) chỉ ra rằng chất lượng nước ngầm tại khu vực đang ô nhiễm nghiêm trọng về chỉ tiêu kim loại nặng, đặc biệt là Arsen Hàm lượng Arsen trong các giếng khoan ở xã Khánh An dao động từ 100 – 830 ppb Từ đó cho thấy, tất cả các giếng trên địa bàn xó Khỏnh An đều vượt QCVN 09:2008/BTNMT (50 àg/L) từ 02 đến 40 lần và QCVN 01:2009/BYT (10 àg/L) từ 10 đến 83 lần

Việc sử dụng nước giếng chứa hàm lượng Arsen cao để tưới rẫy, làm tăng nguy cơ tích luỹ sinh học trong các loại cây trồng: lúa gạo, hoa màu, v.v (Reid et al., 2014).Trong nhưng năm trước đây, người đân địa phương cũng sử dụng ngồn nước này cho các hoạt động sinh hoạt hằng ngày: nấu ăn, tắm giặt, v.v nên nguy cơ mắc bệnh liên quan đến Arsen là rất cao Trong nghiên cứu của tác giả Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010), ước tính có khoảng 90 % trường hợp nhiễm bệnh liên quan đến Arsen ở huyện An Phú do việc sử dụng nước chứa hàm lượng cao Arsen

Tình trạng khai thác nước ngầm mất kiểm soát trên địa bàn xã là một trong những vấn đề cần được khắc phục Việc khai thác nước ngầm dưới hình thức tự phát không được cấp phép gây cản trở cho các tác quản lý của địa phương Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm hiện có tại địa phương, làm tăng cao nguy cơ tạo các lỗ hổng trong mạch nước ngầm khai thác Từ đó, dẫn đến việc gia tăng việc xâm nhập mặn nguồn nước, gây ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và sức khoẻ người sử dụng Cùng với việc sử dụng quá mức các loại phân bố, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp làm gia tăng ô nhiễm, tác động mạnh mẽ đến mạch nước ngầm tại địa phương

Tóm lại, các công trình giếng khoan tại huyện An Phú nói chung và xã Khánh An nói riêng đều khai thác ở tầng Holocene, độ sâu giếng nông và lưu lượng khai thác thấp Nguồn nước khai thác không đạt chất lượng và được ghi nhận chứa hàm lượng Arsen cao vượt QCVN 09:2008/BTNMT và QCVN 01:2009/BYT nhiều lần

Nhìn chung, trên toàn địa bàn huyện An Phú, đặc biệt là tại khu vực nghiên cứu xã Khánh An, các giếng khoan được thống kê đều được sử dụng cho mục đích sinh hoạt với tầng khai thác là

Holocene Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại khu vực này vượt tiêu chuẩn QCVN

09:2008/BTNMT và QCVN 01:2009/BYT nhiều lần Để hiểu thêm về độc tính, các dạng tồn tại của Arsen cũng như nguyên nhân của sự chuyển hóa của Arsen trong nước ngầm, các thông tin sẽ được làm rõ hơn ở Chương 2

ĐỘC TÍNH, CÁC DẠNG TỒN TẠI, SỰ CHUYỂN HÓA ARSEN TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC NGẦM

TÍNH CHẤT LÝ HOÁ CỦA ARSEN

Về tính chất lý học Arsen có tính chất gần giống với các kim loại, nó có ba dạng thù hình: màu vàng, xám và nâu Arsen thường gặp ở dạng kim loại có màu xám bạc, Arsen kim loại có màu ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống với photpho đen

Arsen không gây mùi khó chịu trong nước (kể cả với liều lượng chết người), khó phân hủy Khi lạnh nó ngưng lại thành tinh thể tà phương, hơi Arsen có mùi tỏi rất độc Arsen là chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột

Bảng 2.1 Thông số vật lý của nguyên tố Arsen

Khối lượng phân tử 74,92 g/mol, không tan trong nước

Năng lượng ion hóa thứ nhất 9,81 Ev

Tỉ trọng 5,73 g/cm 3 Độ dẫn điện 30 Ωm

Arsen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hóa học gần với tính chất của á kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hóa trị của Arsen là 3d 10 4s 2 4p 3 Trong cấu hình điện tử của Arsen có sự tham gia của các orbitan lớp d, có khả năng mở rộng vỏ hóa trị Trong các hợp chất, Arsen có bốn (04) số oxi hóa: -3, 0, +3, +5 Số oxi hóa -3 rất đặc trưng cho Arsen Về tính chất điện thế, Arsen đứng giữa Hydro (H) và Đồng (Cu) nên nó không tác dụng với các axit không có tính oxi hóa, nhưng dễ dàng phản ứng với các axit HNO3, H2SO4 đậm đặc

Arsen tinh khiết được xem là không độc, nhưng trong điều kiện bình thường Arsen không tồn tại ở trạng thái tinh khiết Nguyên nhân vì khi tiếp xúc với không khí, một phần Arsen bị oxi hóa thành các oxit rất độc Arsen hóa trị III (As III ) chủ yếu tồn tại dưới điều kiện thiếu khí trong môi trường nước ngầm và trầm tích; Arsen hóa trị V (As V ) thường được tìm thấy trong điều kiện hiếu khí của nguồn nước mặt (Henke, 2009)

Arsenite tồn tại ở bốn (04) dạng: H3AsO3 0, H2AsO3 -, HAsO3 2- và AsO3 3- Arsenate tồn tại ở các dạng: H3AsO4 0, H2AsO4 -, HAsO4 2- và AsO4 3- Thế oxi hóa – khử (ORP - Eh) và pH là hai (02) yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự tồn tại và kiểm soát sự chuyển hóa giữa các dạng

Arsen trong môi trường đất và nước Trong điều kiện oxy hóa, H2AsO4 - chiếm ưu thế tại pH thấp ( Arsenate (As V ) > Hợp chất Arsen hữu cơ > Arsen nguyên tố” (Bradl, 2005)

Nhiễm độc Arsen tổng hợp các triệu chứng bệnh mắc phải do sử dụng nước uống có chứa Arsen ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài Các dấu hiệu bao gồm sự thay đổi màu da, sự hình thành của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử

Trường hợp nhiễm độc Arsen cấp tính sẽ có những biểu hiện sau: khát nước dữ dội, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch yếu, sắc tố da ở vùng mặt trở nên thâm tím, bí tiểu và dẫn đến tử vong nhanh

Trường hợp nhiễm độc Arsen mãn tính (phơi nhiễm Arsen ở mức độ thấp trong thời gian dài) sẽ có các biểu hiện sau: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng

45 tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, kiệt sức, ung thư, v.v

Người uống nước ô nhiễm Arsen lâu ngày sẽ có các đốm sẫm màu trên thân thể hay đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hoá da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh Bowen (biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, sau đó bị chảy nước và lở loét) Bệnh sừng hoá da thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn chân-phần cơ thể cọ xát nhiều hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày sẽ tạo thành các đinh cứng màu trắng gây đau đớn Bệnh đen và rụng móng chân có thể dẫn đến hoại tử, rụng dần từng đốt ngón chân Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của Arsen tới sức khoẻ là khả năng gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da), tiểu đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần kinh, ngứa hoặc mất cảm giác ở chi, khó nghe Sau 15 - 20 năm kể từ khi bắt đầu phơi nhiễm, người nhiễm độc Arsen sẽ chuyển sang ung thư và chết

Nhìn chung, có bốn (04) giai đoạn nhiễm độc Arsen mãn tính được mô tả như sau:

 Giai đoạn khởi đầu: Bệnh nhân không có triệu chứng, nhưng Arsen có thể được tìm thấy trong nước tiểu hay mẫu mô tế bào trên cơ thể (tóc và móng tay, chân)

 Giai đoạn lâm sàng: Nhiều biểu hiện có thể được thấy trên da ở giai đoạn này Da sẫm màu (bệnh hắc tố) là triệu chứng phổ biến nhất, thường quan sát được trên lòng bàn tay Những chấm đen trên ngực, lưng, chân tay hay nướu răng cũng được tìm thấy Sự phù nề (tay chân sưng lên) cũng thường được nhìn thấy Triệu chứng nghiêm trọng hơn là chứng dày sừng hay sự xơ cứng của da thành những cục u nhỏ, thường xuất hiện ở lòng bàn tay và lòng bàn chân Tổ chức Y tế Thế giới WHO ước tính giai đoạn này cần phải

5 - 10 năm tiếp xúc với Arsen

 Giai đoạn biến chứng: Triệu chứng lâm sàng trở nên rõ ràng hơn và những cơ quan bên trong bị ảnh hưởng Sự khuếch trương của gan, thận và lá lách được phát hiện Một vài cuộc nghiên cứu chỉ ra rằng bệnh viêm kết mạc, viêm phế quản và bệnh tiểu đường có lẽ liên quan đến việc tiếp xúc Arsen ở giai đoạn này

 Giai đoạn ác tính: Những khối u hay ung thư (ung thư biểu mô) tác động đến da hay những bộ phận khác Người bị ảnh hưởng sẽ bị chứng hoại tử hay ung thư da, phổi hay bàng quang (Lawrence, 2009)

SỰ CHUYỂN HÓA VÀ PHÓNG THÍCH ARSEN

Cơ chế Khử và Oxy hóa là hai (02) cơ chế chính cho việc phóng thích Arsen từ trầm tích/khoáng sang môi trường nước ngầm (Postma et al., 2007)

Arsen tồn tại trong thành phần đá, khoáng từ thượng nguồn (được hình thành do hoạt động của núi lửa) sẽ đi theo dòng chảy của sông đến các khu vực đồng bằng Trong quá trình mang các khoáng này, quá trình tiếp xúc với không khí đã diễn ra quá trình Oxy hóa, tách các ion As trong khoáng và hòa theo phù sa, trầm tích trong nước sông Do điều kiện hiếu khí, Arsen lúc này tồn tại dưới dạng As V (ít có tính độc do mức độ hoạt động bị hạn chế) Đến khu vực đồng bằng, quá trình bồi lắng phù sa diễn ra mang theo AsV trong trầm tích tích lũy lại ở bề mặt địa chất Theo thời gian bồi lắng, khu vực đồng bằng sẽ tích lũy lớp đất mặt có hàm lượng Arsen cao với độ dày tùy thuộc vào thời gian bồi đắp Lúc này các vi sinh vật trong đất sẽ phân giải các chất hữu cơ và tiêu thụ hàm lượng Oxy có trong môi trường đất, từ đó tạo điều kiện hiếm khí Như vậy, môi trường đất dần trở nên có tính khử làm cho As V chuyển hóa thành As III tồn tại trong trầm tích đất Trong điều kiện đất có hàm lượng Sắt cao (Đất phèn), quá trình Khử Sắt (III) về Sắt (II) trong môi trường kị khí sẽ mang theo As III từ trầm tích dưới dạng ion và đi vào túi nước ngầm bên dưới

Quá trình phóng thích Arsen xảy ra theo phương trình sau:

As—Fe(OH)3 + ẳ CH2O Fe 2+ + ẳ CO2 + ắ H2O + 2 OH - + As

Hình 2-2 Quá trình hình thành Arsen trong đất theo cơ chế trầm tích phù sa cổ

Cơ chế oxy hóa xảy ra khi tầng đất hiện hữu chứa các khoáng ngậm Arsen như Orpiment, Realgar, v.v Khi đó, dưới các tác nhân oxy hóa như vi khuẩn, cụ thể là vi khuẩn khử Sulfide (Desulfovibrio spp.) sẽ oxy hóa các khoáng có chứa Lưu huỳnh, từ đó gián tiếp phóng thích Arsen từ trầm tích vào môi trường nước ngầm

Nhìn chung, sự phóng thích Arsen từ trầm tích vào nước ngầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố và theo các cơ chế khác nhau Do đặc tính địa chất các vùng đồng bằng trên Thế giới là không tương đồng nên những cơ chế phóng thích Arsen từ trầm tích sang nước ngầm được nghiên cứu trước đây tại Bangladesh, Ấn Độ, v.v có thể khác với khu vực đồng bằng sông Mekong Việt Nam

Hình 2-3 Chuẩn vi khuẩn Desulfovibrio spp

Như vậy, có thể thấy rằng Arsen có tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người, đặc biệt là ở dạng AsIII tồn tại chủ yếu trong nước ngầm Chính vì vậy, việc đánh giá hàm lượng Arsen trong nước ngầm và trong đất tại khu vực cần nghiên cứu là cần thiết Việc giữ nguyên tính chất hóa – lý của nước ngầm và trầm tích trước khi phân tích là vô cùng quan trọng, từ đó có thể đánh giá một cách chính xác nhất các thông số hóa lý cũng như hàm lượng Arsen nguyên dạng có trong nước ngầm Trong Chương 3, phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu trong môi trường kị khí sẽ được giới thiệu nhằm giải quyết vấn đề trên Bên cạnh đó, chất lượng nước ngầm và trầm tích tại khu vực xã Khánh An và xã Quốc Thái, huyện An Phú sẽ được đánh giá cụ thể thông qua các kết quả phân tích

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học Điều này có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phương pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ được giải quyết

Nghiên cứu quá trình phóng thích và chuyển hóa Arsen trong nước ngầm là nghiên cứu về đặc tính địa hóa của nước ngầm, sự xuất hiện của Arsen trong đất và nước ngầm; và mối tương quan giữa hàm lượng Arsen với các yếu tố địa hóa trong nước ngầm và đất tại khu vực huyện

An Phú, tỉnh An Giang Từ mối quan hệ này tìm ra nguyên nhân phóng thích Arsen từ trầm tích vào mạch nước ngầm cũng như mối tương quan giữa hàm lượng Arsen trong nước ngầm và các chỉ tiêu môi trường tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong Kết quả nghiên cứu này sẽ là cơ sở khoa học phục vụ cho việc xây dựng các biện pháp quản lý đối với hoạt động khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước ngầm hợp lý nhằm giảm rủi ro đối với sức khỏe cộng đồng

3.1.2 Phương pháp nghiên cứu Để đạt được các nội dung nghiên cứu nêu trên, các phương pháp và kỹ thuật sau đây đã được áp dụng:

Phương pháp tổng quan tài liệu

Phương pháp này sẽ được sử dụng để đạt được Nội dung 1 và Nội dung 2 thông qua việc kế thừa các thông tin đã có từ các tài liệu, kết quả điều tra hoặc các nghiên cứu liên quan trước đây để phân tích và tổng hợp các thông tin cần thiết phục vụ đề tài

Các thông tin, số liệu thu thập bao gồm:

 Số liệu tổng quan về huyện An Phú, tỉnh An Giang gồm: điều kiện tự nhiên, tình hình Kinh tế - Xã hội, số lượng giếng khoan hộ gia đình hiện đang khai thác, chất lượng nước ngầm tại khu vực qua các nghiên cứu trước đây Các thông tin được thu thập từ UBND Huyện An Phú, Phòng Tài nguyên và Môi trường Huyện An Phú, UBND Tỉnh

An Giang, Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang – Phòng Quản lý Tài nguyên nước, và Cổng thông tin trực tuyến (website) có liên quan

 Các tài liệu khoa học, các kết quả nghiên cứu từ các báo cáo, các tạp chí khoa học trong nước và quốc tế về ô nhiễm Arsen trong nước ngầm

Phương pháp khảo sát và điều tra thực địa

Phương pháp này được sử dụng để bổ sung cho Nội dung 2 thông qua việc khảo sát và điều tra thực tế tại các hộ gia đình có sử dụng giếng khoan Khảo sát thực địa chỉ được thực hiện trong đợt lấy mẫu đầu tiên nhằm mục đích ghi nhận những thông tin: độ sâu giếng khoan, mục đích sử dụng nguồn nước giếng và mức độ hiểu biết của người dân về ảnh hưởng của Arsen trong nước ngầm đến sức khỏe

Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu trong điều kiện kỵ khí

Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu trong môi trường kỵ khí đã được áp dụng trong nghiên cứu Đây là kỹ thuật tiên tiến, phức tạp và tốn kém chi phí nhất, nhưng đảm bảo kết quả được chính xác do giảm thiểu và loại bỏ sự xâm nhập của oxy vào mẫu nước ngầm và mẫu đất Cốt lõi chính của kỹ thuật này là sử dụng khí Argon hoặc khí Nitơ để đuổi oxy ra khỏi mẫu, cụ thể: thổi khí Argon tinh khiết (99,9995%) liên tục trong suốt quá trình lấy mẫu cũng như xử lý mẫu trong Glovebox (COY) đã được đuổi toàn bộ không khí bằng khí Argon

Phương pháp này được sử dụng để bổ sung Nội dung 2 và thực hiện Nội dung 3 Mẫu nước ngầm sẽ được thu thập và phân tích theo năm (05) đợt (kéo dài trong 02 năm), cụ thể: mùa khô (tháng 1/2014 và tháng 1/2015), cuối mùa mưa – đầu mùa khô (tháng 5/2014) và mùa mưa (tháng 8/2014 và tháng 10/2015) Vị trí lấy mẫu được chia làm hai (02) nhóm: khu vực các giếng gần bờ sông Hậu và khu vực cách xa sông a) Mẫu nước ngầm:

Các mẫu nước ngầm sẽ được phân tích các chỉ tiêu:

 Cations (bao gồm: arsen (As) tổng, arsen nguyên dạng (As III và As V ), nhôm (Al), bari (Ba), canxi (Ca), sắt tổng (Fe), kali (K), magie (Mg), mangan (Mn), silic (Si) và Anions (bao gồm: Clorua Nitrat, Sulfide) được phân tích bằng phương pháp Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry (ICP- OES) và Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS) tại phòng thí nghiệm trường Đại học EPFL (Lausanne, Thụy Sĩ) theo tiêu chuẩn Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater

 Hàm lượng Ammonia trong nước ngầm được đo tại hiện trường bằng Testkit Ammonia

HACH AmVer TM Set 26045 và Máy so màu cầm tay HACH Colorimeter DR890

 Thông số hóa – lý bao gồm: pH, Oxy hòa tan (DO), Độ dẫn diện (EC), Thế oxy hóa – khử (ORP/Eh) được đo tại hiện trường bằng máy đo cầm tay HACH Sension 156 Multi

Các mẫu đất sẽ được phân tích thành phần hạt (theo tiêu chuẩn TCVN 4198:1995), độ thấm của đất (bằng phương pháp Cột áp thay đổi – TCVN 8723:2012) và chất lượng đất (phương pháp XRF)

Phương pháp trữ mẫu và xử lý mẫu tuân theo tiêu chuẩn Standard Methods

Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Phương pháp này được áp dụng nhằm thực hiện Nội dung 4, giúp trình bày và xử lý các số liệu sau khi phân tích và thu thập được để biểu diễn thành các bảng và biểu đồ Từ đó rút ra những nhận xét, kết luận mang tính khoa học, khách quan đối với vấn đề cần nghiên cứu và khảo sát Phần mềm thống kê và xử lý số liệu được sử dụng là Excel 2013 (Microsoft Co.) và SPSS v22.0 (IBM Co.)

Phương pháp này được thực hiện nhằm bổ sung cho các Nội dung 1, 2 và 3 Kết quả phân tích chất lượng nước ngầm, chất lượng đất sẽ được phân tích và đánh giá thông qua việc so sánh với các tiêu chuẩn của Việt Nam (QCVN 01:2009/BYT và QCVN 09:2008/BTNMT; QCVN 03:2008/BTNMT) hoặc tiêu chuẩn của WHO và US EPA quy định về chất lượng nước ngầm và hàm lượng arsen cho phép trong nước ngầm và trong đất

TỔNG QUAN CHUỖI THỜI GIAN THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU

Lập kế hoạch và xác định khu vực nghiên cứu - khu vực Đồng bằng Sông Mekong

Thực hiện lấy mẫu Đợt 1 (17 mẫu nước ngầm và 01 lõi đất)

Lập kế hoạch khảo sát Đợt 2, thực hiện công tác chuẩn bị Tháng 4/2014

Thực hiện lấy mẫu Đợt 2 (35 mẫu nước ngầm)

Lập kế hoạch khảo sát Đợt 3, thực hiện công tác chuẩn bị

Thực hiện lấy mẫu Đợt 3 (31 mẫu nước ngầm)

Báo cáo nghiên cứu tại Hội nghị Khoa học Lần IX – ĐH

Tham gia Hội thảo Quốc tế “Chia sẻ nguồn nước, tương lai phát triển cho lưu vực sông Mekong”

 Đồng tác giả một báo cáo

 Đồng tác giả một poster

Lập kế hoạch khảo sát Đợt 4, thực hiện công tác chuẩn bị

Bài báo trên Tạp chí Phát triển

Khoa học và Công nghệ

Thực hiện lấy mẫu Đợt 4 (16 mẫu nước ngầm và 02 lõi đất)

Tham gia Hội thảo Cộng tác

Nghiên cứu và giáo dục Lần 10

– ĐH Bách Khoa Đà Nẵng

Tháng 8/2015 Đồng tác giả 01 báo cáo và 01 poster Hội thảo Goldschmidt 2015

Lập kế hoạch khảo sát Đợt 5, thực hiện công tác chuẩn bị

Thực hiện lấy mẫu Đợt 5

Bài báo trên Tạp chí Khoa học

Bài báo trên tạp chí Journal of

Geographical Research (đồng tác giả)

Bài báo trên tạp chí Hydrological

Research Letters (đồng tác giả)

- đã nộp và đang chờ phản biện-

THÔNG TIN CÁC MẪU ĐẤT VÀ NƯỚC NGẦM

3.3.1 Vị trí lấy mẫu Đất – Trầm tích

Gồm hai (02) vị trí lấy mẫu lõi đất tại khu vực xã Quốc Thái, huyện An Phú

Bảng 3.1 Vị trí lấy mẫu lõi đất

STT Ký hiệu lõi đất

Khu vực Độ sâu lõi đất

Hình 3-1 Vị trí khoan lõi đất Nước ngầm

Gồm 37 giếng khoan hộ gia đình tại khu vực Xã Khánh An, Huyện An Phú Các giếng khoan là có độ sâu trung bình từ 16 – 37m, thuộc tầng Holocene và chủ yếu phục vụ cho mục đích tưới tiêu nông nghiệp

Bảng 3.2 Vị trí lấy mẫu nước ngầm

STT Ký hiệu giếng Tên chủ hộ/sở hữu

Tọa độ Độ sâu giếng (m)

27 KA-35 La Văn Phước Hải 10.94862 105.10902 22 908.90

Ghi chú: (*) Khoảng cách tính từ giếng đến bờ sông Hậu theo hướng vuông góc với sông

Tổng cộng 37 giếng khoan hộ gia đình đã được chọn lựa căn cứ theo kết quả đã công bố của UNICEF năm 2005 Tuy nhiên, do thời gian UNICEF thực hiện cách thời điểm thực hiện nghiên cứu này là gần 10 năm, do đó cần có các đánh giá lại căn cứu theo các kết quả đã công bố để tìm hiểu xem có hay không sự thay đổi hàm lượng Arsen trong nước ngầm qua thời gian Sau khi lựa chon các giếng lấy mẫu, các giếng được chia thành hai (02) nhóm chính: Gần sông (< 400m) và Cách xa sông Hậu (≥ 400m) Vị trí giếng khảo sát nằm dọc hai bên Tỉnh lộ 956, đoạn từ ranh giới hành chánh giữa xã Khánh An và xã Quốc Thái kéo dài đến thị trấn Long Bình (Hình 3-2)

Hình 3-2 Vị trí lấy mẫu nước ngầm

Bảng 3.3 Phân loại giếng theo nhóm gần sông và xa sông

KA-N01, KA-N02, KA-N02a, KA-N03, KA-N04, KA-N08, KA-N10, KA-N15, KA- N16, KA-N17, KA-N18, KA-N19, KA-21, KA-22, KA-23, KA-24, KA-R42, KA-R43, KA-R44, KA-R45, KA-R46, KA-R47

KA-N05, KA-N06, KA-N07, KA-N09, KA-N10a, KA-N11, KA-N12, KA-N14, KA-25, KA-27, KA-35, KA-37, KA-38, KA-39, KA-41

3.3.2 Thời gian lấy mẫu Đất – Trầm tích

Hai (02) lõi đất được khoan vào mùa khô, cụ thể: Mẫu QT-C2 được khoan vào tháng 1/2014 và mẫu QT-C3 được khoan vào tháng 1/2015 Thời điểm bắt đầu thực hiện khoan lõi đất vào lúc 07 giờ sáng và kết thúc vào khoảng 02 giờ chiều cùng ngày

Có tổng cộng 37 giếng khoan được khảo sát qua năm (05) đợt theo các thời điểm sau:

- Mùa khô: Tháng 1/2014 và tháng 1/2015

- Cuối mùa khô – đầu mùa mưa: Tháng 5/2014

- Mùa mưa: Tháng 8/2014 và tháng 10/2015

Tổng cộng 114 mẫu nước ngầm từ 37 giếng nêu trên đã được thu và phân tích Tuy nhiên, vài giếng không được thực hiện khảo sát liên tục quả cả năm đợt Nguyên nhân là do một số giếng gặp sự cố về bơm (bơm hư) hoặc không liên hệ được với chủ hộ để thực hiện lấy mẫu

Bảng 3.4 Số lượng mẫu nước ngầm được khảo sát qua từng đợt

STT Ký hiệu giếng Đợt lấy mẫu 1/2014 5/2014 8/2014 1/2015 10/2015

STT Ký hiệu giếng Đợt lấy mẫu 1/2014 5/2014 8/2014 1/2015 10/2015

3.3.3 Chỉ tiêu phân tích và tiêu chuẩn so sánh Đất – Trầm tích

Các chỉ tiêu Kim loại trong đất được thực hiện tại Viện Địa chất (ISTE), trực thuộc Trường Đại học EPFL, Lausane, Thụy Sĩ

Các chỉ tiêu về Độ ẩm, Độ thấm và Thành phần hạt được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Địa chất, Khoa Địa chất và Dầu khí, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM, Việt Nam

Bảng 3.5 Chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng đất STT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Tiêu chuẩn đánh giá

2 As XRF: X-ray Flourescence QCVN 03:2008/BTNMT

Các chỉ tiêu phân tích được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa Vi sinh Môi trường (EML), Trường Đại học EPFL, Lausanne, Thụy Sĩ

Bảng 3.6 Chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước ngầm

STT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Tiêu chuẩn đánh giá

1 As ICP-OES QCVN 09:2008/BTNMT

5 Fe ICP-OES QCVN 09:2008/BTNMT

8 Mn ICP-OES QCVN 09:2008/BTNMT

9 Zn ICP-OES QCVN 09:2008/BTNMT

STT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Tiêu chuẩn đánh giá

15 As III HPLC-ICP-MS -

3.3.4 Phương pháp lấy mẫu và trữ mẫu Đất – Trầm tích

Lõi đất được lấy theo phương pháp khoan nén, tuân theo Tiêu chuẩn TCVN 2683:2012 về Lấy mẫu, Bao gói, Vận chuyển và Bảo quản mẫu Chiều dài ống lấy mẫu đất là 1,0 m, đường kính

90 mm Mỗi mét lõi đất được chia thành hai (02) tiểu mẫu có kích thước bằng nhau:

Tiểu mẫu 1: Sau khi lấy mẫu lõi đất từ ống khoan, mẫu lập tức được chuyển vào Glovebox để tiến hành lưu trữ kị khí Mẫu đất đựng trong túi Mylar được hàn kín bằng Máy ép nhiệt cầm tay (HAWO ® ) Mẫu được lưu giữ ở nhiệt độ 4 0 C cho đến khi được vận chuyển về Thụy Sỹ và tiến hành phân tích các chỉ tiêu như đã trình bày ở Mục 3.1.3

Tiểu mẫu 2: Bảo quản ở điều kiện bình thường Mẫu sẽ được phân tích các chỉ tiêu tại

Việt Nam như đã trình bày ở Mục 3.1.3

Hình 3-3 Máy ép nhiệt cầm tay

Hình 3-4 Sơ đồ quy trình lấy mẫu đất

Mẫu nước ngầm được thu giữ và tiền xử lý trước khi phân tích trong điều kiện kị khí Quá trình thu mẫu được thực hiện như sau: a) Giai đoạn chuẩn bị

Các hóa chất, thiết bị và dụng cụ cần thiết cho việc xử lý mẫu (bên trong Glovebox) được mô tả và liệt kê theo Hình 3-5 và Bảng 3.7 sau đây:

Khoan lõi đất Lấy mẫu

Hình 3-5 Sơ đồ kết nối các thiết bị

Bảng 3.7 Thiết bị, dụng cụ phục vụ cho quá trình xử lý mẫu STT Tên dụng cụ/thiết bị Xuất xứ Mục đích/Ghi chú

- Là thiết bị đóng vai trò tạo môi trường kị khí (anoxic) trong suốt quá trình tiền xử lý và lưu trữ mẫu

- Glovebox được đặt bên trong xe nhằm hạn chế di chuyển, dễ cố định và có môi trường thuận lợi cho người thực hiện xử lý mẫu

Bình khí Argon 55L – Độ tinh khiết 99,9995%

Cty TNHH Khí Gas Phú Thịnh

- Tạo môi trường kị khí bằng cách thổi khí Argon trực tiếp vào bên trong Glovebox Ước tính giai đoạn chuẩn bị để đẩy hoàn toàn không khí bên trong Glovebox tiêu tốn khoảng một (01) bình khí Argon lớn, loại 55L

- Mỗi mẫu nước ngầm được xử lý tiêu tốn thêm từ 20 đến 30 bar (áp suất ban đầu của bình khí đạt 150-170 bar)

(4) Bình lọc hút chân không (5) Bơm chân không

(6) Máy đo nồng độ Oxy (7) Máy đo đa chỉ tiêu (8) Giấy lọc

(9) Micropipet 1 mL và 5 mL (10) Falcon tube 15 mL và 50 mL / Epitube 2 mL

(11) Silica Gel (12) Giá đựng Falcon tube (13) Giá đựng Epitube (14) Bút lông dầu (15) Băng keo dán nhãn (16) Khăn giấy

STT Tên dụng cụ/thiết bị Xuất xứ Mục đích/Ghi chú

3 Đồng hồ đo áp khí – TANAKA Đài Loan - Theo dõi áp suất và điều chỉnh lưu lượng khí Argon đầu ra

Bình lọc hút chân không –

- Được kết nối với máy bơm chân không nhằm lọc mẫu nước ngầm sau khi lấy nhằm loại bỏ các kết tủa, cặn và các chất lơ lửng phát sinh trong quá trình lấy mẫu

- Được thực hiện bên trong Glovebox

- Được kết nối với bình lọc hút chân không

- Được đặt bên trong Glovebox

Máy đo nồng độ Oxy -

- Theo dõi hàm lượng oxy bên trong Glovebox trong suốt quá trình xử lý mẫu

- Hàm lượng oxy bên trong Glovebox được kiểm soát ở mức 0,0%

- Trong quá trình xử lý mẫu, nếu hàm lượng oxy lớn hơn 0,0%, việc xử lý mẫu sẽ được tạm dừng Khí Argon sẽ tiếp tục được thổi vào Glovebox và kiểm soát hàm lượng oxy trở về mức 0,0%

STT Tên dụng cụ/thiết bị Xuất xứ Mục đích/Ghi chú

Máy đo đa chỉ tiêu – HACH

- Đo các chỉ tiêu hóa – lý của nước ngầm, bao gồm: pH, ORP, EC và

- Điện cực pH và EC được chuẩn độ mỗi ngày trước khi tiến hành lấy mẫu:

 pH: Dung dịch chuẩn 4.01 và

 EC: Dung dịch chuẩn 1.413 àS/cm, HANNA

- Điện cực ORP được chuẩn độ một lần duy nhất tại Phòng thí nghiệm trước khi tiến hành các giai đoạn lấy mẫu Dung dịch chuẩn: 470 mV, HANNA

- Được thực hiện bên trong Glovebox

- Giấy lọc có đường kính lỗ lọc 0,22 àm cú mục đớch loại bỏ hoàn toàn các chất rắn lơ lửng, cặn, kết tủa và các vi sinh vật có trong mẫu nước nhằm hạn chế sự chuyển hóa đặc tính hóa – lý của nước ngầm trong thời gian trữ mẫu do các vi sinh vật gây nên

Micropipet/ Tips – 1 mL và 5 mL

- Tách trích mẫu sau khi lọc vào các ống đựng mẫu

- Được đặt bên trong Glovebox

Falcon tubes – 15 mL và 50 mL / Epitube 2 mL Đức - Đựng mẫu cho từng chỉ tiêu phân tích

STT Tên dụng cụ/thiết bị Xuất xứ Mục đích/Ghi chú

- Hạn chế gia tăng độ ẩm bên trong Glovebox trong quá trình xử lý mẫu

VN - Được đặt bên trong Glovebox

Các thiết bị, dụng cụ cần cho quá trình thu mẫu nước ngầm được mô tả và liệt kê theo Hình 3-

Hình 3-6 Sơ đồ kết nối bình thu mẫu

(1) Bình Schott Duran 250 mL (2) Khí Argon

Bảng 3.8 Thiết bị, dụng cụ phục vụ cho quá trình lấy mẫu STT Tên dụng cụ/thiết bị Xuất xứ Mục đích/Ghi chú

Bộ bình Schott Duran 250 mL Đức

- Bộ thu mẫu bao gồm:

 02 ống Silicon kèm khóa nhựa

 01 kim thổi khí Argon (dài)

 01 kim thoát khí Argon (ngắn)

- Bộ thu mẫu được lắp đặt như Hình 3.6

- Bộ thu mẫu có tác dụng ngăn cản sự tiếp xúc của nước ngầm với không khí dẫn đến sự thay đổi đặc tính hóa – lý vốn có của nước ngầm, đồng thời giữ môi trường kị khí cho mẫu nước trong suốt quá trình thu mẫu và xử lý mẫu

Bình khí Argon 14L – Độ tinh khiết 99,9995%

Cty TNHH Khí Gas Phú Thịnh

- Tạo môi trường kị khí trong suốt quá trình lấy mẫu bằng cách thổi khí Argon trực tiếp vào bên trong Bộ bình thu mẫu Schott Duran

- Thời gian thổi khí vào bình Schott Duran trước khi tiến hành lấy mẫu từ 03 – 05 phút nhằm mục đích đẩy toàn bộ lượng không khí trong bình ra ngoài, tạo môi trường kị khí (anoxic)

- Mỗi mẫu nước ngầm tiêu tốn từ 05

- 10 bar (áp suất ban đầu của bình đạt từ 150 - 170 bar)

- Bình khí được mang trực tiếp đến vị trí lấy mẫu nước ngầm

3 Đồng hồ đo áp khí – TANAKA Đài Loan - Theo dõi áp suất và điều chỉnh lưu lượng khí Argon đầu ra

STT Tên dụng cụ/thiết bị Xuất xứ Mục đích/Ghi chú

- Ghi nhận tọa độ giếng

- Tọa độ được bấm tại vị trí lắp đặt bơm (họng giếng khoan)

- Hệ tọa độ: WGS 84, hệ tọa độ thập phân (Decimal)

Máy đo nhiệt độ - VWR

- Ghi nhận nhiệt độ nước ngầm

- Nhiệt độ nước ngầm ở đầu ra của bơm được đo liên tục Khi giá trị nhiệt độ ổn định, tiến hành lấy mẫu nước ngầm

HÀM LƯỢNG ARSEN, CÁC ĐẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA ĐẤT VÀ NƯỚC NGẦM TẠI HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1.1 Nước ngầm a) Các thông số vật lý

Khoảng cách: Nhóm các giếng gần sông Hậu có giá trị trung bình là 196,3 m so với 612,25 m của nhóm các giếng các xa sông Hậu Độ sâu: Các giếng khảo sát có độ sâu dao động từ 13,5 – 36,5 m, giá trị trung bình đạt 23,89 m Điều này cho thấy nước trong khu vực nghiên cứu đang được khai thác tại tầng Holocene pH: Nhìn chung, giá trị pH của nước ngầm khá cao, dao động từ 6,47 – 8,88, giá trị trung bình đạt 7,83 Các giếng ở khu vực gần sông có giá trị pH thấp hơn so với các giếng xa sông Nhìn chung, giá trị pH của nước ngầm tại khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT (5,5 – 8,5), trừ giếng KA-N03 và KA-N14 có giá trị pH cao hơn tiêu chuẩn cho phép vào tháng 8/2014

EC: Giỏ trị độ dẫn dao động trong khỏ lớn từ 209 – 2.046 àS/cm Giỏ trị trung bỡnh đạt 1,051,22 àS/cm Cỏc giếng ở khu vực gần sụng cú giỏ trị độ dẫn điện trung bỡnh thấp hơn so với cỏc giếng xa sụng (982,09 àS/cm so với 1.141,47 àS/cm, tương ứng) Độ mặn: Độ mặn của các mẫu nước ngầm có giá trị tương đối thấp, cao nhất đạt 1,0 ‰ Các giếng ở khu vực gần sông có độ mặn thấp hơn so với các giếng ở khu vực xa sông (0,45 ‰ so với 1,00 ‰, tương ứng)

Tổng chất rắn hòa tan: TDS các mẫu nước ngầm có giá trị tương đối thấp, dao động trong khoảng 57 – 1.050 mg/L, hầu như đều đạt QCVN 01:2009/BYT (1.000 mg/L) Giếng KA-N27 có giá trị TDS cao nhất trong các giếng được khảo sát, giá trị TDS các tháng 5/2014, 8/2014 và 1/2015 lần lượt là 1.002, 1.050 và 988 mg/L Các giếng ở khu vực gần sông có giá trị TDS nhìn chung thấp hơn Trong khi hàm lượng TDS tại các giếng thuộc nhóm gần sông giảm dần theo thời gian, các giếng ở khu vực xa sông lại có xu hướng ngược lại

Bảng 4.1 Thông số vật lý chất lượng nước ngầm tại xã Khánh An, huyện An Phú

Deviation Missing N Min Max Mean Standard

Khoảng cách 22 88,40 274,60 196,30 58,40 0 15 408,40 1013,90 612,25 229,65 0 Độ sâu 22 13,50 32,00 22,83 4,62 1 15 17,50 36,50 25,46 4,55 1 pH

Deviation Missing N Min Max Mean Standard

Thế Oxy hóa – khử: Thế Oxy hóa – khử (ORP) của các mẫu nước ngầm thu được đều có giá trị âm, dao động trong khoảng từ -432,0 đến -171,9 mV, giá trị trung bình đạt -273,18 mV Điều này cho thấy quá trình lấy mẫu kị khí có ưu điểm là hạn chế được đến mức thấp nhất sự biến đổi đặc tính hóa – lý của nước ngầm, từ đó giá trị ORP ghi nhận được sẽ gần như chính xác với giá trị ORP thực tế của nước ngầm trong lòng đất Như vậy, có thể khẳng định điều kiện khử chiếm ưu thế trong tầng chưa nước nông (Holocene) tại khu vực nghiên cứu Nhìn chung, giá trị ORP ở các giếng gần sông có xu hướng cao hơn so với các giếng xa sông Sự khác biệt này có thể được giải thích là do tại khu vực gần sông, dưới tác động của sông Hậu, lượng nước sông mang theo oxy hòa tan thấm vào tầng nước ngầm tạo môi trường oxy hóa

Hình 4-1 Giá trị pH ( trái ) và ORP ( phải ) của nước ngầm

Căn cứ vào Biểu đồ tồn tại các dạng Arsen trong nước theo thế oxy hóa – khử và pH (Vink, 1996), hầu hết Arsen trong nước ngầm đều tồn tại dưới dạng HAsO3 2- (dạng As III hòa tan có độc tính cao) trong môi trường khử Điều này phù hợp với giả thuyết đạt ra về sự tồn tại của dạng Thioarsenate trong nước ngầm

Hình 4-2 Tương quan giữa ORP – pH và dạng tồn tại của Arsen trong nước ngầm tại xã

Khánh An, huyện An Phú

Oxy hòa tan: Hầu hết các mẫu nước ngầm thu được đều có giá trị oxy hòa tan (DO) rất thấp, chủ yếu đạt giá trị 0,0 mg/L Tại khu vực gần sông, các mẫu nước ngầm có hàm lượng DO cao hơn so với khu vực xa sông Nguyên nhân có sự khác biệt này tương tự như trên (ORP) Cá biệt tại giếng KA-N05, hàm lượng oxy hòa tan trong mẫu có giá trị rất cao (0,98 mg/L) Nguyên nhân có thể do trong quá trình lấy mẫu và xử lý mẫu bên trong Glovebox, mẫu KA-N05 đã bị oxy hóa hoặc quá trình lấy mẫu không tốt dẫn dến sự khác biệt về hàm lượng DO so với các mẫu còn lại

Hình 4-3 Diễn biến sự thay đổi (a) EC, (b) độ mặn và (c) TDS theo không gian và thời gian b) Các thông số hóa học

Bảng 3.2 Thông số hóa học chất lượng nước ngầm xã Khánh An, huyện An Phú

Deviation Missing N Min Max Mean Standard

Deviation Missing N Min Max Mean Standard

Deviation Missing N Min Max Mean Standard

Hàm lượng Arsen tổng trong các giếng được khảo sát có giá trị rất cao, dao động trong khoảng từ 207,83 àg/L đến 1.522,37 àg/L, vượt từ 4 – 30 lần tiờu chuẩn cho phộp của QCVN 09:2008/BTNMT (50 àg/L) và từ 20 – 150 lần so với QCVN 01:2009/BYT (10 àg/L) Trong đó, hàm lượng Arsen cao nhất từng đợt được ghi nhận tại các giếng KA-R42 (1/2014), KA- N05 (5/2014), KA-N08 (8/2014), KA-N12 (1/2015) và KA-N08 (10/2015) với giá trị lần lượt là 1.522,37 àg/L, 1.289,23 àg/L, 1.005,82 àg/L, 865,08 àg/L và 778,00 àg/L

Khi đối chiếu số liệu tháng 1/2014 với 17 giếng khảo sát trùng với các giếng UNICEF đã thực hiện vào tháng 11/2005, nhận thấy rằng qua gần 10 năm (từ 2005 đến 2014), hàm lượng Arsen trong nước ngầm có xu hướng tăng từ 1,3 đến 11,5 lần

Hình 4-4 Hàm lượng As tổng trong nước ngầm (theo thời gian và không gian)

Hàm lượng Arsen ở tháng 1/2014 cao hơn hẳn tháng 5/2014, tháng 8/2014 và tháng 1/2015 Tại khu vực gần sông hầu như không có sự chênh lệch về nồng độ Arsen giữa tháng 5/2014, tháng 8/2014 và tháng 1/2015 Tuy nhiên tại các giếng nằm cách xa bờ sông Hậu, hàm lượng Arsen trong nước ngầm tăng lên vào tháng 8/2014 và giảm vào tháng 1/2015 Hàm lượng Arsen trong nước ngầm vào tháng 10/2015 thấp hơn hẳn so với các điểm nghiên cứu trước đó ở cả hai (02)

84 khu vực Tại thời điểm thực hiện báo cáo luận văn này, hiện vẫn chưa có lời giải thích phù hợp cho sự khác biệt kết quả hàm lượng Arsen trong nước ngầm vào tháng 10/2015

Nhìn chung hàm lượng Arsen trong nước ngầm ở khu vực gần sông thấp hơn hẳn so với khu vực xa sụng (600,19 àg/L so với 770,32 àg/L, tương ứng)

Kết quả khảo sát cho thấy, hàm lượng Magie trong nước ngầm tại Xã Khánh An khá cao, dao động trong khoảng từ 11,44 – 43,11 mg/L Giá trị Magie cao nhất được ghi nhận là tại giếng KA-N06 vào tháng 5/2014 (43,11 mg/L) Hàm lượng Magie tại các giếng khu vực xa sông có khoảng dao động rộng hơn so với các giếng ở khu vực gần sông (11,56 – 43,11 mg/L so với 11,44 – 35,11 mg/L, tương ứng) Quan sát Hình 4-7 , xu hướng tăng giảm hàm lượng Magie có sự trái ngược hoàn toàn ở hai (02) khu vực:

 Khu vực các giếng gần sông: Vào tháng 1/2014, hàm lượng Magie có giá trị trung bình đạt 27,21 mg/L, sau đó giảm mạnh còn 24,94 mg/L (5/2014) Hàm lượng Magie trong nước ngầm tiếp tục giảm còn 22,48 mg/L (8/2014), 22,44 mg/L (1/2015) và tăng đến 24,49 mg/L (10/2015) Như vậy, trong cùng thời điêm mùa khô giữa 2 năm (2014 và 2015), hàm lượng Arsen tại các giếng có sự chênh lệch tương đối đáng kể (27,21 mg/L so với 22,44 mg/L, tương ứng)

 Khu vực các giếng xa sông: Vào tháng 1/2014, hàm lượng Arsen đạt mức giá trị trung bình là 26,61 mg/L, sau đó giảm nhẹ vào tháng 5/2014 (26,01 mg/L) Tháng 8/2014, hàm lượng Magie trong các giếng ở khu vực xa sông tăng lên mức 27,89 mg/L, đạt đỉnh ở giá trị 29,67 mg/L vào tháng 1/2015 và giảm còn 28,03 mg/L vào tháng 10/2015

Hình 4-6 Sự thay đổi hàm lượng As trong nước ngầm theo thời gian

Hình 4-6a Sự thay đổi hàm lượng As trong nước ngầm theo thời gian

Hình 4-7 Hàm lượng Ca ( trái ) và Mg ( phải ) trong nước ngầm

Canxi - Độ cứng Độ cứng của nước được tính theo công thức: Độ cứng (mg CaCO3/lit) = 2,497 * [Ca (mg/l)] + 4,118 * [Mg (mg/l)]

Hàm lượng ion Canxi tự do trong nước ngầm tại khu vực nghiên cứu dao động trong khoảng từ 26,65 – 193,24 mg/L Ca 2+ Đa số các giếng đều có giá trị Độ cứng thấp hơn giới hạn cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT (500 mg/L CaCO3) Tuy nhiên, khi so sánh với QCVN 01:2009/BYT (300 mg/L CaCO3) thì hầu hết các giếng đều vượt tiêu chuẩn cho phép Vào thời điểm tháng 5/2014, 100% các mẫu được phân tích đều có Độ cứng nhỏ hơn 300 mg/L CaCO3 Hàm lượng Độ cứng nói chung và ion Ca 2+ nói riêng có sự thay đổi bất thường, không theo quy luật Độ cứng trung bình trong nước ngầm tại khu vực gần sông thấp hơn so với khu vực xa sông (302,5 mg/L CaCO3 so với 326,98 mg/L CaCO3, tương ứng)

Như vậy, xét riêng về chỉ tiêu Độ cứng, nước ngầm tại khu vực xã Khánh An, huyện An Phú không đáp ứng được tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y tế về chất lượng nước sinh hoạt, ngoại trừ thời điểm giao mùa (tháng 5/2014)

Hình 4-8 Độ cứng của nước ngầm Sắt tổng

TƯƠNG QUAN GIỮA ARSEN VÀ CÁC ĐẶC TÍNH HÓA LÝ – NGUYÊN NHÂN PHÓNG THÍCH VÀ CHUYỂN HÓA ARSEN TRONG ĐẤT VÀ NƯỚC NGẦM

TƯƠNG QUAN GIỮA ARSEN VÀ CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ TRONG NƯỚC NGẦM TẠI KHU VỰC HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

5.1.1 Kiểm định thống kê và Xử lý số liệu

Kiểm định phân phối chuẩn của các thông số vật lý và hóa học của nước ngầm đã được trình bày ở trên bằng Phương pháp thống kê đường cong chuẩn (Histograms with normal curve); giá trị Độ xiên (Skewness) thuộc khoảng [-1 ; 1] được gọi là phân phối chuẩn Kết quả kiểm định được thể hiện theo Bảng 5.1 sau đây:

Bảng 5.1 Kết quả kiểm định phân phối chuẩn

As Ca Fe K Mg Mn Si NH 4

Std Er of Skewness 226 226 226 226 226 226 226 224 pH EC Sal TDS DO Eh Dist Depth

Như vậy, các giá trị về Nồng độ Arsen, Canxi, Sắt tổng, Magie, giá trị pH, EC, Độ mặn, Tổng chất rắn hòa tan và Độ sâu giếng có dạng phân phối chuẩn Như vậy các kiểm định thống kê sẽ sử dụng Hệ số tương quan Pearson (RPearson) trên các thông số này

Các giá trị về Nồng độ Kali, Mangan, Silic, Ammonia, Hàm lượng DO, ORP (Eh) và Khoảng cách giếng sẽ sử dụng Hệ số tương quan Spearman (RSpearman) cho các biến số không tuân theo phân phối chuẩn

Kiểm tra mối liên hệ tuyến tính giữa Nồng độ Arsen trong nước ngầm có phụ thuộc vào các đặc tính hóa – lý của nước ngầm cho kết quả thể hiện ở Bảng 5.2 và Bảng 5.3

Bảng 5.2 Đánh giá mối tương quan giữa Arsen và các chỉ tiêu hóa – lý của nước ngầm

(Hệ số tương quan Pearson)

Ca Fe Mg pH EC Sal TDS Depth

**: Mức độ tương quan ở mức 0,01

Kết quả thống kê cho thấy, Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có mối tương quan tuyến tính với Hàm lượng Magie và Độ sâu của giếng, với Sig < 0,01

Bảng 5.3 Đánh giá mối tương quan giữa Arsen và các chỉ tiêu hóa – lý của nước ngầm

(Hệ số tương quan Spearman)

K Mn Si NH 4 DO Eh Dist

**: Mức độ tương quan ở mức 0,01 * : Mức độ tương quan ở mức 0,05

Kết quả kiểm định cho thấy, Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có mối tương quan với Hàm lượng Kali, Mangan, Silic, Ammonia và Khoảng cách Hệ số tương quan Spearman dao động trong khoảng từ -0,524 đến 0,499 (nhỏ hơn 0,75), do đó không xảy ra hiện tượng cộng tuyến

5.1.2 Phương trình hồi quy Đồ thị Nhận xét

Phương trình tương quan có dạng:

R 2 = 0,060 Nhìn chung, hàm lượng Arsen trong nước ngầm tỉ lệ thuận với hàm lượng Magie theo kết quả phân tích tương quan ở Bảng 3.14

Kết quả này không trùng khớp với công bố trước đây của Hoàng Thị Hạnh và cộng sự

(2010) trên cùng khu vực nghiên cứu khi không tìm thấy mối tương quan giữa Arsen và Magie trong nước ngầm

Arsen và Độ sâu giếng (Depth)

Phương trình tương quan có dạng:

Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có sự tương quan thuận với độ sâu giếng khai thác

Với các giếng được khai thác ở độ sâu nhỏ hơn 18m, hàm lượng Arsen trong nước giếng tuy vẫn vượt xa tiêu chuẩn cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT nhưng thấp hơn đáng kể so với các giếng được khai thác từ độ sâu 18m trờ lên

Phương trình tương quan có dạng:

R 2 = 0.360 Hàm lượng Arsen có sự tương quan thuận với Hàm lượng Kali trong nước ngầm Trong các nghiên cứu trước đây tại cùng khu vực Đồng bằng Sông Mekong, không có nghiên cứu nào đánh giá về sự tương quan giữa Arsen và Kali

Hàm lượng Kali trong nước ngầm cao chủ yếu do hoạt động bón phân phục vụ canh tác nông nghiệp, trong đó nguyên tố Kali là một trong các nguyên tố đa lượng quan trọng trong phân bón, dễ hòa tan thành ion Hàm lượng Kali dư thừa do hoạt động bón phân sẽ thấm vào tầng đất mặt và đi vào túi nước ngầm bên dưới Nghiên cứu cho thấy có sự tương quan mạnh giữa Arsen và Kali Tuy nhiên, không có cơ sở lý thuyết nào giải thích cho mối tương quan này (pH không có mối tương quan với Arsen theo kết quả phân tích tương quan ở Bảng 4.2) Kali có tính khử rất mạnh, do đó đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá

107 Đồ thị Nhận xét trình phóng thích Arsen từ đất sang môi trường nước ngầm

Phương trình tương quan có dạng:

Tương quan giữa hàm lượng As và Mn có trong nước ngầm là một hàm bậc 2 Hàm lượng Mn trong khoảng nồng nồng độ từ 0 – 2 mg/L có tương quan nghịch với hàm lượng As trong nước ngầm Kết quả này giống với nghiên cứu của Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010) Đáng lưu ý, với hàm lượng Mn từ 3 mg/L trở lên ghi nhận có sự tương quan thuận với As Nhìn chung, mối tương quan này giống với các nghiên cứu trước đây

Phương trình tương quan có dạng:

Hàm lượng As và Si trong nước ngầm có phương trình tương quan quan là một hàm bậc II (với chiều hướng biến đổi trái ngược với tương quan giữa As-Mn)

Trong khoảng nồng độ từ 0 – 6 mg/L, Si có tương quan thuận với hàm lượng As trong nước ngâm Từ khoảng nồng độ 6 mg/L trở lên là tương quan nghịch

Kết quả phân tích cho thấy giá trị trung bình của Si trong nước ngầm tại khu vực nghiên cứu đạt 4,31 mg/L Hàm lượng này thấp hơn so với giá trị trung bình của Si trong các nghiên cứu trước đây, 13,7 mg/L (Hoàng Thị Hạnh và cộng sự, 2010)

Phương trình tương quan có dạng:

Có sự tương quan tuyến tính (thuận) giữa hàm lượng Arsen và Ammonia trong nước ngầm

Hàm lượng Ammonia trong nước ngầm tại khu vực nghiên cứu có giá trị cao, có thể do ảnh hưởng từ việc sử dụng phân bón nông nghiệp Điều này có sự tương đồng với hàm lượng Kali đã phân tích ở trên Nếu kiểm soát được hàm lượng Kali và Ammonia trong nước ngầm sẽ có thể giúp kiểm soát hàm lượng Arsen tương ứng

Arsen và Khoảng cách (Distance)

Phương trình tương quan có dạng:

Kết quả nghiên cứu ghi nhận có sự tương quan thuận giữa hàm lượng As với khoảng cách của giếng so với bờ sông Hậu Các giếng có khoảng cách từ 0 – 600m so với sông Hậu (theo chiều vuông góc với sông) ghi nhận sự tương quan thuận Kết quả này trái ngược với kết quả nghiên cứu của

Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010) cho rằng hàm lượng Arsen và khoảng cách có mối tương quan nghịch

Cần có các nghiên cứu chi tiết hơn với số lượng mẫu thu được ở các giếng có khoảng cách lớn hơn 600m để đánh giá thêm về mối tương quan này tại khu vực nghiên cứu

Arsen tổng và Arsen (III)

Phương trình tương quan có dạng:

R 2 = 0.724 Hàm lượng Arsen tổng và Arsen (III) có mối tương quan thuận với nhau Điều này là đúng với các cơ sở lý thuyết đã được trình bày ở Chương 2, Mục 2.1.2 về sự tồn tại của các dạng Arsen trong nước ngầm.

TƯƠNG QUAN GIỮA ARSEN VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÍA HÓA TRONG ĐẤT TẠI KHU VỰC HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

5.2.1 Kiểm định thống kê và Xử lý số liệu

Kiểm định phân phối chuẩn của các kết quả phân tích của lõi đất đã được trình bày ở trên bằng Phương pháp thống kê đường cong chuẩn (Histograms with normal curve); giá trị Độ xiên (Skewness) thuộc khoảng [-1 ; 1] được gọi là phân phối chuẩn Kết quả kiểm định được thể hiện theo Bảng 5.4 sau đây:

Bảng 4.4 Kết quả kiểm định phân phối chuẩn

Depth Si Ti Al Fe Mn Mg Ca

Do hàm lượng Arsen trong đất không tuân theo phân phối chuẩn (Skewness = 3,956 > 1) nên kiểm định tương quan giữa Arsen và các thông số địa hóa khác sẽ được xác định bằng hệ số tương quan Spearman (RSpearman) Kết quả phân tích tương quan được trình bày ở Bảng 5.5 sau đây:

Bảng 5.5 Kết quả phân tích tương quan giữa Arsen và các thông số hóa – lý của đất

Depth Si Ti Al Fe Mn Mg

**: Mức độ tương quan ở mức 0,01 * : Mức độ tương quan ở mức 0,05

Bảng 5.6 Phương trình hồi quy tương quan giữa Arsen và các chỉ tiêu hóa – lý của đất

Arsen và Độ sâu lõi đất

Nồng độ Arsen trong đất tương quan phi tuyến với độ sâu trầm tích Từ lớp đất mặt đến độ sâu 16m, Arsen tăng mạnh theo tỷ lệ thuận Từ độ sâu 16m trở đi, nồng độ Arsen có xu hướng giảm dần

Nhìn chung, mối tương quan giữa Arsen với Silic, Nhôm và Titan là tương quan nghịch Trong tự nhiên, Titan, Nhôm và Silic vốn là thành phần chính của hầu hết các loại quặng trên Trái Đất, do đó, mối tương quan giữa Arsen trong trầm tích với các chỉ tiêu nêu trên là phù hợp với đặc điểm của địa chất tự nhiên.

NGUYÊN NHÂN PHÓNG THÍCH VÀ CHUYỂN HÓA ARSEN TRONG ĐẤT VÀ NƯỚC NGẦM TẠI HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

VÀ NƯỚC NGẦM TẠI HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

Tương tự như khu vực Đồng bằng Ganges – Brahmaputra, Bangladesh, lớp trầm tích bề mặt của khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long được hình thành là do quá trình bồi lắng phù sa từ khu vực thượng nguồn trong khoảng 20.000 năm trước đây (Xue et al., 2010) Theo công bố của Nickson và cộng sự (2000), quá trình phóng thích của Arsen trong môi trường nước ngầm là do quá trình khử của khoáng Arseniferous iron-oxyhydroxides trong môi trường kị khí Quá trình này diễn ra do tác động của vi khuẩn oxy hóa Quá trình này sẽ hòa tan Iron-oxyhydroxide

(FeOOH) thành dạng Fe 2+ tự do mang theo Arsen vào nước ngầm Do đó, sẽ có sự tương quan giữa hàm lượng Arsen và Sắt trong đất cũng như trong nước ngầm tại khu vực nếu quá trình phóng thích Arsen tuân theo cơ chế này

Tại vị trí lõi đất có hàm lượng Arsen cao nhất (độ sâu 16m ở cả hai mẫu QT-C2 và QT-C3), tính chất đất tại vị trí này là đất sét mịn, màu xám xanh Như đã trình bày ở Chương 2, Mục 2.4, quá trình bồi tích phù sa của sông Mekong tại khu vực này đã làm tích lũy Arsen trong trầm tích tự nhiên Theo lý thuyết, các hydroxide sắt giàu Arsen bị chuyển hóa thành ferric hydroxide ngậm Arsen Quá trình phóng thích Arsen diễn ra do sự khử keo sắt (Fe III ) chuyển hóa thành dạng Fe II linh động đi vào môi trường nước ngầm Tuy nhiên, kết quả phân tích từ nghiên cứu này đã không ghi nhận được bất kỳ mối tương quan nào giữa Arsen và Sắt trong đất hoặc trong nước ngầm nên giả thuyết về cơ chế hình thành dạng Fe II linh động mang theo Arsen vào nước ngầm tại khu vực nghiên cứu là không có cơ sở chứng minh

Trong khi đó, mối tương quan giữa Arsen, Nhôm và Lưu huỳnh được ghi nhận từ nghiên cứu này Mối tương này là phù hợp với giả thuyết nguồn gốc Arsen từ khoáng Orpiment (Sulfide mineral – As2S3) hoặc khoáng Realgar (As4S4) (Bradl, 2005) Điều này có thể suy diễn rằng cơ chế phóng thích Arsen trong đất và nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long có thể là cơ chế oxy hóa bởi vi khuẩn khử Sulfide (vi khuẩn lưu huỳnh) Ngoài ra, việc phóng thích arsen trong môi trường nước ngầm có thể là do các thành phần hữu cơ trong trầm tích khi ghi nhận được sự tương quan thuận giữa Arsen và TOC

Với hệ số thấm ghi nhận được, ở tầng đất sét bên trên tầng cát và mạch nước ngầm, sẽ tạo ra một dòng thấm theo chiều hướng từ khu vực gần sông hướng về phía xa sông Hậu (kết quả nghiên cứu của Kocar và Fendorf, 2012) theo nguyên tắc cân bằng nồng độ Tuy nhiên kết quả nghiên cứu đạt được lại trái ngược hoàn toàn khi hàm lượng Arsen trong nước ngầm ở khu vực xa sông lại cao hơn hẳn khu vực gần sông

Vì vậy, cơ chế cho sự phóng thích Arsen trong môi trường đất vào nước ngầm tại khu vực nghiên cứu huyện An Phú, tỉnh An Giang không thuộc cơ chế khử (Fe II linh động mang theo Arsen vào nước ngầm) mà theo một cơ chế chưa rõ ràng Để có được hiểu biết đầy đủ hơn về cơ chế và nguyên nhân gây phóng thích As tại đây, cần có thêm các nghiên cứu về địa chất thủy văn tại khu vực nghiên cứu

Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có tương quan với Độ sâu giếng, Khoảng cách, Magie, Mangan, Kali, Silic và Ammonia Trong khí đó, hàm lượng Arsen trong trầm tích được ghi nhận có tương quan với Độ sâu, Silic, Titan, Nhôm, Lưu huỳnh, Clo và TOC Không phát hiện sự tương quan giữa hàm lượng Arsen và Sắt trong nước lẫn nước ngầm Điều này cho thấy cơ chế chuyển hóa Arsen trong nước ngầm và trầm tích tại khu vực huyện An Phú, tỉnh An Giang không tuân theo cơ chế Fe 2+ linh động mang Arsen từ trầm tích vào nước ngầm mà tuân theo một cơ chế chưa rõ ràng Từ các kết quả phân tích tương quan đã trình bày ở trên, Chương 6 sẽ trình bày các giải pháp quản lý và kĩ thuật nhằm khai thách hợp lý và kiểm soát ô nhiễm Arsen tại khu vực nghiên cứu

CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ KĨ THUẬT TRONG VIỆC GIẢM THIỂU VÀ KIỂM SOÁT Ô NHIỄM ARSEN

GIẢI PHÁP QUẢN LÝ

6.1.1 Quản lý khai thác nước ngầm

Ngày 30 tháng 5 năm 2014, Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành Thông tư số 27/2014/TT-

BTNMT về Quy định việc đăng ký khai thác nước dưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước Thông tư quy định: các tổ chức, cá nhân có giếng khoan khai thác nước dưới đất cho hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ với quy mô không vượt quá 10 m 3 /ngày đêm, giếng khoan khai thác nước dưới đất cho sinh hoạt của hộ gia đình, cho các hoạt động văn hóa, tôn giáo, nghiên cứu khoa học nằm trong các khu vực phải đăng ký khai thác nước dưới đất và có chiều sâu lớn hơn 20 m thì phải thực hiện việc đăng ký khai thác nước ngầm

Tuy nhiên trên thực tế tại địa bàn Huyện An Phú, 100% các giếng được khảo sát, nghiên cứu không có giấy phép đăng ký sử dụng nguồn nước ngầm Nguyên nhân là do thủ tục pháp lý phức tạp, vượt quá trình độ dân trí của người dân địa phương Ngoài ra, việc chỉ định nhà thầu thực hiện khoan giếng cũng tạo áp lực tài chính đến người dân Vì vậy, hiện nay việc kiểm tra, thống kê số liệu và quản lý các giếng khoan đang sử dụng trên địa bàn Huyện An Phú gặp nhiều khó khăn

Việc quản lý khai thác nước ngầm cần có sự phối hợp đồng bộ giữa các cơ quan từ cấp Tỉnh, Huyện và Xã để đạt hiệu quả cao nhất Các giải pháp trong công tác quản lý khái thác nước ngầm được đề xuất như sau:

 Xây dựng dữ liệu số hóa các giếng hiện đang khai thác trên đại bàn Huyện An Phú nói riêng và Tỉnh An Giang nói chung, từ đó tiến hành lấy mẫu nước ngầm nhằm tạo nên

118 một bản đồ đánh giá ô nhiễm Arsen tổng quát trên toàn khu vực Tỉnh và đưa ra các giải pháp phù hợp trong quy hoạch sử dụng nước ngầm

 Xây dựng chương trình quản lý nguồn tài nguyên nước ngầm, trong đó bao gồm các nội dung như: xây dựng hệ thống quan trắc, giám sát chất lượng nước ngầm; thiết lập vùng ô nhiễm Arsen, vùng an toàn cho khai thác; v.v

 Tiến hành trám lấp các giếng khoan có hàm lượng Arsen vượt mức tiêu chuẩn cho phép

 Hoàn chỉnh hệ thống cấp nước, đảm bảo 100% hộ dân trong khu vực được tiếp cận với nguồn nước sạch phục vụ cho nhu cầu ăn uống., đồng thời có biện pháp trợ giá nước cho các hộ gia đình có điều kiện khó khăn

6.1.2 Tuyên truyền nâng cao nhận thức

Nhìn chung, mặt bằng dân trí khu vực Xã Khánh An, Xã Quốc Thái, Huyện An Phú là tương đối thấp, đối tượng chính chủ yếu là người nông dân Chính vì vậy, việc nâng cao nhận thức người dân là cần thiết, cụ thể như:

 Phổ biến tác hại của việc sử dụng nuồn nước ngầm nhiễm Arsen đến sức khỏe con người Nâng cao nhận thức người dân về nguồn nước ngầm bị ô nhiễm

 Khuyến khích người dân sử dụng nguồn nước sông phục vụ tưới tiêu thay cho nước ngầm như hiện tại

 Nâng cao sự tự giác của cộng đồng trong việc thực hiện đúng các quy định về khai thác và sử dụng nguồn nước ngầm, góp phần hỗ trợ công tác quản lý khai thác nguồn nước ngầm ở địa phương

 Sử dụng nước tiết kiệm, hiệu quả

6.1.3 Đảm bảo sức khỏe người dân

Tình trạng ô nhiễm Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng Sông Cửu Long nói chung và tại khu vực nghiên cứu nói riêng đã diễn ra từ rất lâu Việc sử dụng nguồn nước ngầm trong thời gian dài làm tăng nguy cơ phơi nhiễm với Arsen Vì vậy, cần có các giải pháp nhằm chăm sóc sức khỏe người dân trong khu vực Huyện An Phú như:

 Tổ chức thăm khám các hộ gia đình được ghi nhận sử dụng nước ngầm đã và đang sử dụng nước ngầm phục vụ nhu cầu sinh hoạt trong thời gian dài

 Hỗ trợ kinh phí người bị xác định phơi nhiễm làm các xét nghiệm tổng quát

 Cơ quan địa phương nên trích kinh phí tổ chức kiểm tra định kì sức khỏe người dân trong khu vực Huyện An Phú.

GIẢI PHÁP KĨ THUẬT

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp kĩ thuật xử lý nước ô nhiễm Arsen, có thể kể đến như:

 Phương pháp oxy hóa: chuyển hóa As III thành dạng As V thông qua các quá trình làm thoáng, hoặc thông qua các các chất oxy hóa mạnh được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp xử lý nước cấp như Chlorine, Permanganate và Ozone

 Phương pháp keo tụ, tạo bông: bằng việc sử dụng các chất keo tụ như muối nhôm

(nhôm sulfate), muối sắt (sắt clorua và sắt sunfate), Arsen trong nước từ dạng ion sẽ được kết hợp với các thành phần anion trong nước tạo kết tủa (quá trình tạo bông) Từ đó có thể loại bỏ gần như hoàn toàn các cation As có trong nước

 Phương pháp hấp phụ: sử dụng các vật liệu hấp phụ như than hoạt tính, oxit kim loại hoặc các chất hấp phụ thương mại loại bỏ Arsen như KanchanTM Arsenic Filter, ArsenXnp, và Electromedia IX Hầu hết các vật liệu này sẽ giữ trực tiếp các ion AsIII trong các lỗ hổng của lớp vật liệu lọc mà không cần oxy hóa để chuyển sang dạng dễ hấp phụ như As V Mặc dù đây là một trong các phương pháp xử lý hiệu quả nhất nhưng không được áp dụng phổ biến tại Việt Nam do chi phí đầu tư cao cho các vật liệu hấp phụ

 Công nghệ màng: sử dụng màng Ultrafiltration (UF) và Reverse Osmosis (RO) để loại bỏ các cation kim loại trong đó có Arsen

Quy mô cụm hộ gia đình

Mô hình đề xuất gồm có giàn mưa, bể lắng, cột lọc, bể chứa, bơm và hệ thống điện điều khiển

Bể chứa làm bằng sắt có trang bị phao Bơm nước có trang bị van điều chỉnh lưu lượng Giàn mưa được chế tạo bằng kính mica có hệ thống phân phối nước, sàn tung và ngăn thu nước Bể lắng được chế tạo bằng kính mica, ống trung tâm bằng thép, ống xả cặn bằng nhựa PVC Cột lọc được chế tạo bằng ống nhựa PVC, bên trong có đường phân phối nước, lớp sỏi đỡ và cát lọc

Khả năng ứng dụng của mô hình cho các cụm hộ dân ở đồng bằng sông Cửu Long là rất lớn bởi vì hiệu xuất xử lý cao mà giá thành để làm nên cột lọc lại rẻ, thậm chí người dân có thể tự làm cho mình các cột lọc để xử lý nước uống trong hộ gia đình của mình

Tuy nhiên, trên thực tế tại địa bàn Huyện An Phú, nhà máy cấp nước An Phú sử dụng nguồn nước đầu vào là nguồn nước sông nên hàm lượng Arsen ô nhiễm đầu vào là không đáng kể Trong tương lai gần, khi tình trạng khan hiếm nước trở nên trầm trọng tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, khi đó, giải pháp sử dụng nước ngầm làm nguồn cung cấp nước thay thế sẽ được ứng dụng mô hình xử lý tại cụm hộ gia đình như đã trình bày Trong phạm vi nghiên cứu này, một giải pháp kĩ thuật mới được đề xuất thực hiện là “Bổ sung nhân tạo nguồn nước ngầm”

Bổ sung nhân tạo nguồn nước ngầm Định nghĩa: Bổ sung nhân tạo nguồn nước dưới đất là các hoạt động của con người làm nước mặt từ sông, suối, hồ thấm vào lòng đất với tốc độ thường lớn hơn nhiều lần bổ sung tự nhiên, tạo ra một sự gia tăng tương ứng mức độ an toàn khi khác thác nước dưới đất (Nguyen Viet Ky et al., 2006)

Theo kết quả nghiên cứu, với các mẫu nước ngầm thu được tại khu vực gần sông, hàm lượng

As V cao hơn so với các giếng ở khu vực xa sông Điều này cho thấy hoạt động của thủy triều từ sông Hậu, nước sông mang Oxy hòa tan đã thấm vào túi nước ngầm tầng nông làm xảy ra hiện tượng oxy hóa, chuyển hóa As III (có độc tính cao) sang As V (ít độc) Từ đó, đề xuất thực hiện các hệ thống kênh rạch mang nước sông vào các hố khoan nhân tạo xuống tầng nước ngầm nhằm cung cấp oxy hòa tan phục vụ cho quá trình oxy hóa As III Nước mặt có thể được ép vào các tầng chứa nước thông qua các lỗ khoan ép nước (Hình 6-1) như sau:

Hình 6-1 Mô hình bổ sung nhân tạo bằng phương pháp lỗ khoan ép nước

Tuy nhiên, để áp dụng được phương pháp này, cần đảm bảo chất lượng nguồn nước được bổ sung vào tầng chứa nước ngầm, tránh làm ô nhiễm bở các thành phần ô nhiễm hóa – sinh từ nguồn nước mặt Vì vậy cần đảm bảo các yếu tố sau đây khi thực hiện giải pháp bổ sung nhân tạo nguồn nước ngầm:

 Đảm bảo chất lượng nước mặt đáp ứng quy chuẩn QCVN 09:2008/BTNMT trước khi được bơm bổ sung vào túi nước ngầm

 Đánh giá quá trình chuyển hóa As III sang As V tới từng mốc thời gian và lưu lượng tái nạp nhằm đưa ra các thông số phù hợp

 Đánh giá khả năng thay đổi điều kiện thủy văn khu vực khi áp dụng mô hình bổ sung nhân tạo với các lưu vực hạ nguồn sông Hậu

 Đánh giá mức độ bị tác động của quá trình vận chuyển vật chất phù sa ở khu vực hạ nguồn sông Hậu

 Cân bằng hiệu quả xử lý và chi phí thực hiện khi triển khai thông qua các mô hình thủy văn giả định