Xác định nguồn gốc arsenic trong nước dưới đất khu vực TP.HCM bằng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu) ĐỀ TÀI XÁC ĐỊNH NGUỒN GỐC ARSENIC TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BẰNG KỸ THUẬT ĐỒNG VỊ VÀ KỸ THUẬT THỦY HÓA CƠ QUAN QUẢN LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ (Ký tên/ đóng dấu xác nhận) (Ký tên/ đóng dấu xác nhận) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 5 /2010 i LỜI CẢM ƠN Thay mặt nhóm cán bộ khoa học tham gia đề tài “Xác định nguồn gốc arsenic trong nước dưới đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh bằng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa” chân thành cảm ơn Sở Khoa học và Công gnhệ Tp.HCM đã hết lòng hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai và hòan thành đề tài. Chân thành cảm ơn tập thể phòng Th ủy văn đồng vị, TT hạt nhân TP.HCM đã quyết tâm, khắc phục khó khăn để hoàn thành các nội dung của đề tài. Chân thành cảm ơn Trung tâm hạt nhân TP.HCM đã tạo điều kiện cho chúng tôi đăng ký và thực hiện đề tài. ii TỔ CHỨC THỰC HIỆN Đề tài: Xác định nguồn gốc arsenic trong nước ngầm khu vực thành phố Hồ Chí Minh bằng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa. Thời gian thực hiện: 4/2006 – 10/2007 Kinh phí thực hiện: 185.000.000 (một trăm tám mươi lăm triệu) đồng Cơ quan quản lý: SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM Cơ quan chủ trì: TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM Chủ nhiệm đề tài: KS. Nguyễn Kiên Chính Đồng chủ nghiệm: CN. Tống Viết Thành Danh sách cán bộ tham gia thực hiện chính: TT Họ và tên Học vị Chuyên ngành Đơn vị công tác 1 Nguyễn Kiên Chính KS Vật lý hạt nhân TT hạt nhân TP.HCM 2 Tống Viết Thành CN Địa chất MT Sở T.nguyên-M.trường 3 Huỳnh Long CN Vật lý hạt nhân TT hạt nhân TP.HCM 4 Trần thị Bích Liên KS Hóa -nt- 5 Lê Danh Chuẩn CN Địa vật lý -nt- 6 Nguyễn Văn Nhiên KS Địa chất MT -nt- iii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT ĐCTV Địa chất thủy văn TVĐV Thủy văn đồng vị TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh 2 H Đồng vị Deuterium 3 H (T) Đồng vị Tritium 18 O Đồng vị Ôxy 18 14 C Đồng vị Carbon 14 δ Delta ‰ Phần nghìn µg/l Microgramme/lít T.U Đơn vị tritium PMC Phần trăm carbon hiện đại iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Nội dung Trang Bảng 1 Số liệu phân tích thành phần hóa nước ngầm qp Phụ lục Bảng 2 Số liệu phân tích thành phần hóa nước ngầm qp Phụ lục Bảng 3 Số liệu phân tích thành phần hóa nước ngầm qp Phụ lục Bảng 4 Số liệu phân tích đồng vị nước tầng qp Phụ lục Bảng 5 Số liệu phân tích đồng vị nước tầng m 4 2 Phụ lục Bảng 6 Số liệu phân tích đồng vị nước tầng m 4 1 Phụ lục Bảng 7 Kết quả khảo sát hàm lượng As trong nước ngầm 37 Bảng 8 Thay đổi hàm lượng As tổng số trong nước ngầm tại một số vị trí lấy mẫu 41 Bảng 9 Hàm lượng As tổng số trong các mẫu nước bề mặt 42 Bảng 10 Tóm tắt thành phần hóa các mẫu nước ngầm khu vực nghiên cứu 43 Bảng 11 Bi ến thiên hàm lượng đồng vị bền của nước ngầm tầng qp 53 Bảng 12: Thành phần đồng vị môi trường của nước rỉ rác và các mẫu nước ngầm quanh bãi rác Phước Hiệp 57 Bảng 13 Hàm lượng As trong nước ngầm quanh bãi rác Phước Hiệp 60 Bảng 14 Hàm lượng arsen các mẫu nước ngầm khu vực Q.2, Q.9 62 Bảng 15 Biến thiên hàm lượng đồng vị bề n của nước ngầm tầng Pliocene trên 72 Bảng 16 Thống kê các mẫu nước ngầm tầng m 4 2 có hàm lượng As cao 75 Bảng 17 Biến thiên hàm lượng đồng vị bền của nước ngầm tầng Pliocen dưới 78 v DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu Nội dung Trang Hình 1 Vị trí khu vực nghiên cứu - TP. Hồ Chí Minh 21 Hình 2 Bản đồ ĐCTV tầng Pleistocene Phụ lục Hình 3 Bản đồ ĐCTV tầng Pliocene trên Phụ lục Hình 4 Bản đồ ĐCTV tầng Pliocene dưới Phụ lục Hình 5 Mặt cắt ĐCTV, tuyến I, II, IV Phụ lục Hình 6 Mặt cắt ĐCTV, tuyến III, V, VI, VII, VIII Phụ lục Hình 7 Vị trí các điểm lấy mẫ u nghiên cứu ở cả 3 tầng nước ngầm 28 Hình 8 Vị trí các điểm lấy mẫu nghiên cứu tầng qp 29 Hình 9 Vị trí các điểm lấy mẫu nghiên cứu tầng m 4 2 30 Hình 10 Vị trí các điểm lấy mẫu nghiên cứu tầng m 4 1 31 Hình 11 Hàm lượng As tổng theo độ sâu trong các tầng nước ngầm nghiên cứu 39 Hình 12 Thay đổi hàm lượng As trong nước ngầm theo độ sâu 40 Hình 13 Thay đổi hàm lượng trung bình của một số ion hòa tan trong nước ngầm. 45 Hình 14 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng số và hàm lượng Na 46 Hình 15 Tương quan giữa hàm lượng As tổng số và hàm lượng Ca 47 Hình 16 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng số và tỷ số Na/Ca 48 Hình 17 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng số và hàm lượng Mg 48 Hình 18 Quan h ệ giữa hàm lượng As tổng số và hàm lượng SO 4 49 Hình 19 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng số và độ dẫn điện 49 Hình 20 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng và hàm lượng sắt tổng 50 Hình 21 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng và độ pH 51 Hình 22 Quan hệ giữa hàm lượng As tổng và điện thế 52 Hình 23 Quan hệ giữa δ 2 H và δ 18 O trong nước ngầm tầng qp 54 Hình 24 Quan hệ giữa δ 2 H và δ 18 O nước ngầm tầng qp, theo quận huyện 56 Hình 25 Vị trí các mẫu nước ngầm xung quanh bãi rác Phước Hiệp 57 Hình 26 Quan hệ giữa δ 2 H và δ 18 O các mẫu nước ngầm khu vực quanh bãi rác 58 vi Hình 27 Quan hệ giữa δ 2 H và δ 18 O của các loại nước sát khu vực bãi rác 59 Hình 28 Vị trí các mẫu nước ngầm có hàm lượng arsen cao ở khu vực quận 9 62 Hình 29 Quan hệ giữa δ 2 H và δ 18 O của nước ngầm khu vực Q.2, Q.9 64 Hình 30 Quan hệ Độ dẫn điện - Hàm lượng 18 O của nước ngầm Q.2 và Q.9 65 Hình 31 (a) Vị trí mẫu AS92; (b) Mặt cắt ĐCTV khu vực mẫu AS92 68 Hình 32 Quan hệ δ 2 H - δ 18 O của nước ngầm (mẫu AS92 và các mẫu qp, Hóc Môn) 68 Hình 33 Quan hệ δ 18 O - δ 2 H trong nước ngầm ở Củ Chi; nước mưa; nước sông SG 70 Hình 34 Nguyên nhân và phân bố nước mặn, lợ theo nguyên nhân gây nhiễm mặn 73 Hình 35 Thành phần đồng vị bền của nước ngầm tầng m 4 2 74 Hình 36 Quan hệ δ 18 O-δ 2 H các mẫu nước ngầm tầng m 4 2 khu vực Củ Chi 75 Hình 37 Quan hệ δ 18 O-δ 2 H các mẫu nước ngầm tầng m 4 2 khu vực còn lại 77 Hình 38 Thành phần đồng vị bền của nước ngầm tầng m 4 1 80 vii MỤC LỤC Nội dung Trang Tóm tắt nội dung nghiên cứu - Abstract Mở đầu 1 I. Tổng quan 3 II. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 16 III. Thực hiện các nội dung 21 III.1. Đặc điểm khí tượng thủy văn, địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 21 III.2. Lập mạng lưới các điểm lấy mẫu 27 IV. Kết quả và thảo luận IV.1. Arsen trong nước khu vực thành phố Hồ Chí Minh 37 IV.1.1. Hiện trạ ng As trong các tầng nước ngầm 37 I.V.1.2 Arsen trong nước bề mặt tại một số vị trí trong khu vực ng. cứu 42 IV.2. Nguồn gốc arsen trong nước ngầm ở TP.HCM 43 I.V.2.1. Thành phần hóa học các mẫu nước ngầm 43 I.V.2.2. Quan hệ giữa hàm lượng As và hàm lượng một số ion trong nước ngầm 46 IV.2.3. Thành phần đồng vị môi trường và Nguồn gốc arsen trong nước ngầm 53 IV.2.3.1. Thành phần đồng vị và nguồn gốc As trong nước ngầm tầng Pleistocene 53 IV.2.3.2. Nguồn gốc arsen trong nước ngầm tầng Pliocene trên (m 4 2 ) 72 IV.2.3.3. Nguồn gốc arsen trong nước ngầm tầng Pliocene dưới (m 4 1 )78 V. Kết luận 81 VI. Kiến nghị 82 Tài liệu tham khảo 83 Phụ lục 86 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Hệ thống các tầng nước ngầm khu vực TP.HCM tồn tại trong các trầm tích bở rời có nguồn gốc từ vùng cao nguyên Tây Tạng có chứa sẵn các hợp chất arsenic. Việc khai thác nước ngầm khu vực đã làm tác động nghiêm trọng tới động thái tự nhiên của hệ thống nước dưới đất khu vực và do vậy có thể làm gia tăng khả năng giải phóng arsenic có sẵn từ tr ầm tích vào nước ngầm. Đồng thời, với lượng chất thải ngày càng lớn và chưa được quản lý tốt, nước ngầm khu vực còn có nguy cơ bị ô nhiễm As từ các nguồn chất thải trên mặt đất. Việc làm rõ nguồn gốc tự nhiên (geogenic) và/ hoặc nhân tạo (anthropogenic) của arsen trong nước ngầm rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong qui hoạch khai thác và bảo vệ nguồn tài nguyên nước ngầm khu vực. Nghiên cứ u này về nguồn gốc arsen trong nước ngầm sử dụng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa dựa trên thành phần đồng vị ( 2 H, 18 O, 3 H, 14 C) và thủy hóa của 99 mẫu nước được lấy từ 3 tầng nước ngầm đang khai thác và một số mẫu nước mưa, nước bề mặt ở khu vực TP.HCM đã được hòan thành và thu được các thông tin sau: - Về hàm lượng As: Trong 99 mẫu nước ngầm chỉ có một mẫu (chiếm 1%) có hàm lượng chất này vượt tiêu chuẩn cho phép khoảng 10 lần, có 8 mẫu (chiếm 8%) có hàm lượng As tổng trong khoảng 10-50 µg/l, các mẫu còn lại đều chưa vượt tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng As tổng số đối với nước sinh hoạt. Với hiện trạng như vậy, có thể kết luận rằng ở khu vực TP.HCM sự ô nhiễm arsen trong cả 3 tầng nước ngầm đang khai thác chưa phải là vấn đề nghiêm trọng. Tuy vậy, khả năng bị ô nhiễm bởi kim loại này vẫn còn là mối đe dọa thường xuyên do các đặc điểm về thành tạo địa chất, đặc biệt là đất phèn, đối tượng hấp phụ và có khả năng giải phóng arsen ra nước ngầm trong các phản ứng khử các ôxít, hydroxit sắt, nhôm, khá phổ biến trong các trầm tích Holocene trên phạm vi thành phố. Cùng với cấu trúc các tầng chứa nước, các lớp cách nước yếu giữa các tầng, động thái tự nhiên bị tác động nghiêm trọng, arsen trong các loại trầm tích Holocene có thể được phóng thích vào nước ngầm trong nh ững điều kiện thích hợp. [...]... ngầm khu vực có ý nghĩa thực tiễn lớn trong qui hoạch khai thác và bảo vệ tài nguyên nước ngầm tại chỗ Với ý nghĩa đó, đề tài “Ứng dụng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa xác định nguồn gốc arsenic trong nước ngầm khu vực TP.HCM được đề xuất thực hiện với mục đích bước đầu xác định nguồn gốc của arsenic có trong nước ngầm, đồng thời góp phần hiểu biết hơn nữa về hệ thống nước dưới đất khu vực TP.HCM. .. học và thực tiễn trong quản lý cũng như trong khai thác các nguồn nước ngầm Do vậy, đề tài “Ứng dụng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa xác định nguồn gốc As trong nước ngầm khu vực TP.HCM được đề xuất thực hiện với mục đích để xác định nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo của As có trong nước ngầm khu vực thành phố Hồ Chí Minh 15 II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Với mục tiêu xác định nguồn gốc. .. này trong khu n khổ dự án RAS/8/097 về ứng dụng kỹ thuật đồng vị nghiên cứu ô nhiễm nước ngầm khu vực đô thị và các khu công nghiệp Tại Bangladesh, arsen thường xuất hiện trong nước ngầm có hàm lượng sắt hoặc amonium cao Kỹ thuật đồng vị được sử dụng để xác định nguồn gốc thành tạo cũng như khả năng bổ cấp cho nước ngầm, từ đó đánh giá nguồn gốc của As trong nước ngầm chỉ có nguồn gốc tự nhiên và/ hoặc... liệu thủy hóa thu được chưa thể lý giải được nguồn gốc As trong nước ngầm do tương quan giữa hàm lượng As và một số ion khác đều là các tương quan yếu Bằng kỹ thuật thủy văn đồng vị, dựa trên các số liệu đồng vị bền (2H, 18O) và - đồng vị phóng xạ tự nhiên (3H, 14C), đã lý giải thành công về mối quan hệ giữa nước ngầm với nước bề mặt, nước mưa là những nguồn có thể bổ cấp cho nước ngầm khu vực và đồng. .. năng ô nhiễm nước ngầm bởi As từ các nguồn nhân tạo [2] Cũng trong dự án này, Đ.Đ Nhận và nnk [1] cũng đã sử dụng các đồng vị 2H, 3H, 18 O để khẳng định nguồn hình thành nước ngầm là từ nước mưa và nước sông Hồng từ đó khẳng định As trong nước ngầm là không có nguồn gốc từ các hoạt động nhân sinh Đồng thời đồng vị 13C cũng được dùng để làm rõ nguồn gốc bicarbonate trong nước ngầm khu vực Thanh Trì... là kỹ thuật đồng vị) cũng đã được dùng để xác định nguồn gốc As trong nước ngầm Dựa trên nguồn gốc hình thành, mối quan hệ giữa nước ngầm và các nguồn nước bề mặt (nước sông, hồ…) được xác định qua thành phần đồng vị bền, nặng của các loại nước này (đồng vị deuterium hay 2H của hydro; 18 O hay oxi-18 của ôxy) cũng như các quá trình, hiệu ứng ảnh hưởng tới hàm lượng của chúng và hàm lượng As có trong. .. văn đồng vị là phương pháp ứng dụng kỹ thuật đồng vị (Isotope Technique) để nghiên cứu một số vấn đề địa chất thủy văn Đây là một kỹ thuật hiệu quả và đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực địa chất thủy văn từ những năm 60 của thế kỷ trước để nghiên cứu nguồn gốc thành tạo nước dưới đất; bổ cấp cho nước ngầm; nguồn gốc, đặc trưng động học của một số chất ô nhiễm trong nước ngầm Kỹ thuật đồng vị (đầy... iii) trong quá trình thấm vào nước ngầm, nước bề mặt hòa tan As có sẵn trong các lớp đất phía trên tầng nước ngầm và làm ô nhiễm nước ngầm Nếu hai khả năng đầu xảy ra, As trong nước ngầm cũng còn có cả nguồn gốc nhân tạo nhưng trong khả năng thứ ba thì As trong nước ngầm cũng chỉ có nguồn gốc tự nhiên Để xác định mối quan hệ động lực giữa nước ngầm và nước bề mặt, ngoài các công cụ chính là các đồng vị. .. trao đổi đồng vị làm thay đổi sự phân bố các điểm mẫu nước ngầm so với đường nước khí tượng Và đây chính là một trong những cơ sở để xác định các mối quan hệ giữa nước ngầm và các “bồn” nước khác (nước mưa hiện đại; nước bề mặt; nước ngầm) Và qua đó có thể tìm hiểu được về nguồn gốc chất ô nhiễm trong nước ngầm Nếu nước ngầm có nguồn gốc từ nước mưa hiện đại thì chúng sẽ phân bố dọc theo đường nước mưa... (đầy đủ là kỹ thuật thủy văn đồng vị môi trường) là kỹ thuật dựa trên các đặc tính của các đồng vị bền, nặng (2H hay D - deuterium), đồng vị phóng xạ (3H hay T - tritium) của hydro, đồng vị bền, nặng 18O (còn gọi là ôxi 18) của ôxi (hidro và ôxi là các thành tố của phân tử nước) cũng như một số đồng vị của các nguyên tố hòa tan trong nước như đồng vị 13 C (bền), 14 C (phóng xạ) của cacbon, đồng vị bền . gia đề tài Xác định nguồn gốc arsenic trong nước dưới đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh bằng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa chân thành cảm ơn Sở Khoa học và Công gnhệ Tp. HCM đã hết. học và thực tiễn trong qui hoạch khai thác và bảo vệ nguồn tài nguyên nước ngầm khu vực. Nghiên cứ u này về nguồn gốc arsen trong nước ngầm sử dụng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật thủy hóa dựa. và kỹ thuật thủy hóa xác định nguồn gốc arsenic trong nước ngầm khu vực TP. HCM được đề xuất thực hiện với mục đích bước đầu xác định nguồn gốc của arsenic có trong nước ngầm, đồng thời góp phần