Tất cả các dạng nhiễm bẩn nước dưới đất, tùy theo nguồn gốc xuất hiện, hậu quả của nhiễm bẩn và biện pháp chống lại chúng, có thể chia ra làm 4 nhóm:vi trùng, hóa học, cơ học và phóng xạ. Tất cả các dạng nhiễm bẩn nước dưới đất, tùy theo nguồn gốc xuất hiện, hậu quả của nhiễm bẩn và biện pháp chống lại chúng, có thể chia ra làm 4 nhóm:vi trùng, hóa học, cơ học và phóng xạ
VẤN ĐỀ NHIỄM BẨN VÀ BẢO VỆ TẦNG CHỨA NƯỚC KHỎI BỊ NHIỄM BẨN 1. Các dạng nhiễm bẩn Tất dạng nhiễm bẩn nước đất, tuỳ theo nguồn gốc xuất hiện, hậu nhiễm bẩn biện pháp chống lại chúng, chia làm nhóm: vi trùng, hoá học, học phóng xạ. a. Nhiễm bẩn vi trùng Gây có mặt vi trùng gây bệnh nước đất lớp đất đá nước thấm qua. Mức độ nhiễm bẩn phụ thuộc vào tốc độ xâm nhập vi trùng vào nước thời gian sinh trưởng chúng nước đới thông khí. Kinh nghiệm thực tế cho thấy lớp cát có chiều dày m thông khí tốt hoàn toàn làm nước bẩn vi trùng, chúng chết nước vận động qua đó, bị cát hấp phụ. Nếu vi trùng gây bệnh mà cách vào nước đất chúng sống lâu di chuyển theo dòng ngầm. Thời gian sinh trưởng chúng nước đất chưa biết điều kiện tồn nước đất khác nhau. Do đó, tốt bảo vệ nước đất khỏi bị nhiễm bẩn vi trùng. b. Nhiễm bẩn hoá học Nhiễm bẩn hoá học nước đất thể dạng xuất thành phần nước đất, tăng hàm lượng nguyên tố có sẵn nước. Các hợp chất hoá học gây bẩn nước đất có nguồn gốc hữu vô cơ. Nếu chúng không bị đất đá hấp phụ hay không tham gia vào phản ứng chúng hay với đất đá, không lắng đọng lại thay đổi hoàn cảnh hoá - lí tầng chứa nước có tác động qua lại nước đất nước bẩn . chúng tồn nước đất đến bao giờ. Do đó, nhiễm bẩn hoá học nguy hiểm khó xác định nhất. c. Nhiễm bẩn học Loại nhiễm bẩn gặp dễ xử lí làm dấu hiệu để dự đoán bị nhiễm bẩn vi trùng hoá học. d. Nhiễm bẩn phóng xạ Nhiễm bẩn phóng xạ liên quan với xuất vật chất có tính phóng xạ nước đất. Vì nguyên tố phóng xạ có tác dụng có hại đến thể người có ý nghĩa lớn công nghiệp nên phải ý đến loại nhiễm bẩn này. 2. Các nguồn nhiễm bẩn phân kiểu điều kiện nhiễm bẩn Các vật chất từ nguồn khác đường khác mà vào nước đất điều kiện khai thác. Theo đặc điểm xâm nhập nước bẩn vào nước đất mà phân sau: Kiểu I : Nước bẩn từ phía xâm nhập vào nước đất qua đới thông khí cách định kỳ. Đó nước mưa, nước dòng chảy mặt nước tưới. Kiểu II Nhiễm bẩn qua cửa sổ địa chất thuỷ văn mái tầng chứa nước. Kiểu III : Nước bẩn xâm nhập vào nước đất cách chảy tràn trực tiếp qua lỗ khoan, đới phá huỷ nứt nẻ, công trình khai thác mỏ nối tầng khai thác với tầng nằm dưới. KiểuI V : Nhiễm bẩn từ phía dòng nước mặt. Kiểu VI : Nhiễm bẩn từ lớp bị tháo khô. Khi hợp chất dễ hoà tan thành tạo trình oxy hoá đới bị tháo khô chuyển vào dung dịch dâng cao mực nước. 3. Bảo vệ nước đất khỏi bị nhiễm bẩn Vấn đề bảo vệ nước đất khỏi bị nhiễm bẩn cách tốt để phòng ngừa nước đất khỏi bị nhiễm bẩn, nhiều nước đặt từ cuối kỷ 19. Nhưng cho đến năm 20 - 30 kỷ xuất luật Nhà nước thành lập đới phòng hộ vệ sinh xung quanh công trường khai thác. Liên Xô, vào tháng năm 1956 Nhà nước ban hành “Quy phạm lập đới phòng hộ vệ sinh”. Theo quy phạm ấy, xung quanh công trình khai thác lập hai đới phòng hộ : đới thứ - đới có chế độ nghiêm ngặt, đới thứ hai - đới giới hạn. Trong đới thứ hai có đề nghiêm cấm việc canh tác xây dựng công trình có nguy nhiễm bẩn. Nhưng kích thước đới quy phạm không đề ra. Hai đới phòng hộ vệ sinh Nhà nước Rumani quy định, đới thứ giới hạn diện tích, mà thời gian vận động chất bẩn từ ranh giới đới đến công trình khai thác 30 ngày, cho với thời gian đủ để làm tự nhiên nước bẩn. Tây Đức, vào 1957 ban hành luật bảo vệ với miền bảo vệ gồm đới : đới công trình, đới bảo vệ hẹp đới bảo vệ rộng. Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà đới công trình có bán kính từ 10 - 50m. Đới bảo vệ hẹp bao gồm lãnh thổ, mà thời gian chuyển động từ ranh giới đới đến công trình khai thác đủ để làm chết vi sinh vật. Thời gian vào khoảng 50 ngày đất đá hạt thô nứt nẻ, 30 ngày - đất đá có khả làm tốt. Bán kính đới khoảng 50m, đá cactơ khoảng 2km. Đới bảo vệ rộng phải khoảng cách để tránh nhiễm bẩn phóng xạ hoá học. Khi đó, miền cung cấp tầng chứa nước gần 2km kể từ công trình khai thác đới phải bao gồm miền cung cấp. Còn miền cung cấp nằm xa hơn, chia làm phụ đới 3a 3b. Trong đới 3a - bán kính 2km cần phải có biện pháp vệ sinh bảo vệ khỏi bị nhiễm bẩn vi trùng hoá học. Trong đới 3b, bao gồm miền cung cấp, cấm xây dựng nhà máy gây nhiễm bẩn hoá học. Việc chia đới phòng hộ vệ sinh ban lệnh Cộng hoà dân chủ Đức, áo, Thuỵ Sĩ, Mỹ . Việt Nam, theo thông tư Bộ Y tế số 39/BYT - TT (21/10/1971) : - Trong vòng hạn chế 300 - 500m không xây dựng công trình có thải chất hoá học có hại đường hình thức (khói, bụi, hơi, nước thải). - Trong vòng nghiêm ngặt 300m lệnh UBND địa phương cấm diễn tập, nghiên cứu thuỷ địa lý. Như vậy, việc phân đới phòng hộ vệ sinh xung quanh công trình khai thác cần thiết để bảo vệ nước đất khỏi bị nhiễm bẩn. Xuất phát từ kinh nghiệm phương pháp phân đới phòng hộ vệ sinh hành, lập đới phòng hộ vệ sinh sau : a. Đới thứ - đới có chế độ nghiêm ngặt : bao quanh công trình khai thác với bán kính 30m - nước có áp, 50m - nước ngầm. Đó diện tích, giới hạn ranh giới mà vận động nước từ đến công trình khai thác khoảng từ 30 đến 50 ngày. Trong đới nghiêm cấm việc xây dựng canh tác, có rào bảo vệ xung quanh. b. Đới thứ hai - đới giới hạn : đới bảo vệ ngăn ngừa khả gây nhiễm bẩn nước đất. Vì vậy, đới nghiêm cấm canh tác mà gây phá huỷ lớp bảo vệ tầng chứa nước phải dùng nước tưới, nghiêm cấm xây dựng nhà máy hoá chất trại chăn nuôi. Nhưng kích thước đới bao nhiêu, vấn đề cần giải quyết. Trên công trình khai thác nước lớn, thường xuyên lâu dài điều kiện bị nhiễm bẩn hoá học, mà vật chất bẩn tồn nước đất lâu dài, kích thước đới thứ hai phải tính toán để vật chất bẩn vào tầng chứa nước bên ranh giới đới không đến công trình khai thác. Điều thực ranh giới đới thứ hai vạch theo gọi “đường dòng trung lập” trường thấm công trình. Đánh giá chất lượng nước cho mục đích kỹ thuật xây dựng Các nhu cầu kỹ thuật thường tiêu thụ khối lượng lớn nước đất. Việc đánh giá loại nước tiến hành xuất phát từ khả sử dụng chúng cho ngành sản xuất cụ thể. Nước dùng cho công nghiệp đánh giá theo tiêu : độ cứng, tạo váng, gặm mòn, độ sủi bọt, tính ăn mòn. 1. Độ cứng Người ta tiến hành đánh giá độ cứng loại nước dùng để cung cấp cho nồi làm nguội động cơ. Giới hạn cho phép tiêu chuẩn độ cứng nước xác định sau (bằng mge/l) : nồi ống lửa - ; nồi ống khói - ; nồi ống nước - ; nồi có áp lực cao không phép dùng nước cứng. Các đầu máy xe lửa tuỳ theo kiểu chúng mà sử dụng nước có tổng độ cứng dao động khoảng từ 0,2 đến 1,5 mge/l. Tổng độ cứng nước sử dụng để làm nguội động không mge/l. 2. Độ tạo váng, gặm mòn, sủi bọt Những tính chất nước đất có ý nghĩa vô quan trọng việc cung cấp nước cho nồi hơi. a. Váng lắng đọng thành nồi dạng lớp muối đặc, làm giảm hiệu suất nồi làm tăng lượng tiêu hao nhiên liệu. Người ta xác định váng dày 1mm làm tăng lượng tiêu hao nhiên liệu lên gần 1,5 - 2,0 %. Ngoài váng làm cho thành nồi nóng mức, điều làm chảy kim loại nổ nồi hơi. Váng tích tụ nồi gồm có váng cứng (“đá nồi hơi”) bùn bở rời. Trọng lượng tổng cộng váng cứng mùn xác định theo công thức : H = s + c + 36 rFe2+ + 17 rAl3+ + 20 rMg2+ + 59 rCa2+ Trong : H - trọng lượng tổng cộng váng 1m3 nước tính gam ; s - trọng lượng vật chất lơ lửng lít nước tính gam ; c - trọng lượng chất keo (SiO2 + Fe2O3 + Al2O3) lít nước tính gam. Theo trọng lượng tổng cộng váng người ta phân biệt : 1. Nước có lượng lắng tụ nhỏ H < 125 2. Nước có lượng lắng tụ nhỏ 125 < H < 250 3. Nước có lượng lắng tụ lớn 250 < H < 500 4. Nước có lượng lắng tụ lớn H > 500 Trọng lượng váng cứng xác định theo công thức : Hh = SiO2 + 20 rMg2+ + 68(rCl- + rSO42- - rNa+ - rK+) Trong : Hh - trọng lượng váng cứng 1m3 nước tính gam trọng lượng oxit silic tính mg lít nước. Theo tỷ số váng cứng H h tổng trọng lượng váng H mà phán đoán chát lượng thành tạo váng cứng Kh. Người ta phân biệt : 1. Khi < Kh < 0,25 : Nước có lắng tụ mềm. 2. Khi 0,25 < Kh < 0,5 : Nước có lắng tụ trung bình. 3. Khi : Nước có lắng tụ cứng. Kh > 0,5 b. Sự gặm mòn (ăn mòn thành nồi) phụ thuộc vào nồng độ ion hyđrô khí hoà tan nước : oxy, đihyđrôsunfua, khí cacbonic số muối. Nhiệt độ cao có khả làm tăng gặm mòn. Các tiêu gặm mòn lúc xác định phòng thí nghiệm. Cần biết việc xác định khí mẫu để lâu ngày ý nghĩa thành phần khí bị biến đổi nhanh chóng. Để giải thích khả gặm mòn nước người ta xác định hệ số gặm mòn K k. Đối với nước có phản ứng axit : Kk = 1,008 (rH+ + rAl3+ + rFe2+ + rMg2+ - rCO32- - rHCO3-) Đối với nước có phản ứng kiềm : Kk = 1,008 (rMg2+ - rHCO3-) Theo hệ số gặm mòn người ta phân biệt : 1. Nước không gặm mòn Kk + 0,0503 Ca2+ < 2. Nước nửa gặm mồn Kk < Kk + 0,0503 Ca2+ > 3. Nước gặm mòn Kk > Hàm lượng Ca2+ tính mg/l. c. Sự sủi bọt nước nồi xác định theo hệ số sủi bọt F, hệ số tính theo công thức : F = 62 rNa+ + 78 rK+ Theo hệ số sủi bọt người ta phân biệt : 1. Nước không sủi bọt F < 60 2. Nước nửa sủi bọt 60 < F < 200 3. Nước sủi bọt F > 200 Sự sủi bọt nước tăng lên nước có SiO 2, hàm lượng O2, CO2 H+ cao. 3. Tính ăn mòn bêtông bêtông cốt sắt nước đất Với tinh thể tự phần chủ yếu bêtông thường bị rửa lũa trước tiên. Sự rửa lũa vôi làm cho độ cứng bêtông giảm cách đáng kể mà tạo điều kiện để phân hoá thành phần khác bêtông (silicát aluminat canxi). Các sunfat, chủ yếu thạch cao kết tinh lỗ hổng bêtông hợp chất có hại nhất. Thạch cao thành tạo phản ứng sunfat có nước vôi bêtông. Như ta biết, vôi chuyển hoá thành thạch cao thể tích tăng lên (tới - lần). Điều đương nhiên làm cho bêtông căng thẳng chí bị phá huỷ. Người ta phân dạng ăn mòn : a. Tính ăn mòn rửa lũa xác định theo trị số cứng tạm thời nước. Trong vỉa đất đá thấm nước tốt (cát hạt thô, đất đá nứt nẻ mạnh v.v .) nước ăn mòn đối ximăng pooclăng có độ cứng tạm thời O (2,14 mge/l) ; ximăng pooclăng xỉ sắt - 3O (1,07 mge/l) ; đối ximăng pooclăng puzolan puzolan cát - 1,5 O (0,54 mge/l). b. Tính ăn mòn tổng axit xác định theo số lượng ion hydro nước (theo đại lượng pH). Nước vỉa có độ dẫn nước cao xem ăn mòn tất ximăng kể : - Khi pH < độ cứng tạm thời < 24o (< 8,6 mge/l). - Khi pH < 6,7 độ cứng tạm thời > 24o (> 8,6 mge/l). Đối với vỉa thấm nước yếu nước xem ăn mòn pH < 5. c. Tính ăn mòn cacbonic xác định theo hàm lượng cacbonic tự nước. Nước vỉa có độ dẫn nước cao xem ăn mòn phần lớn loại ximăng biểu thức a [Ca2+] + b lớn hàm lượng cacbonic tự (a b hệ số xác định theo bảng dẫn bảng 1, phụ thuộc vào đại lượng độ cứng tạm thời lượng Cl- + SO42-). Tính ăn mòn nước vỉa thấm nước yếu chưa tiêu chuẩn hoá. d. Tính ăn mòn sunfat xác định theo bảng phụ thuộc vào thành phần bêtông. - Nước đất đá có độ dẫn nước cao xem ăn mòn bêtông ximăng pooclăng hàm lượng ion (bằng mg/l) : Cl0 - 3.000 3.001 - 5.000 > 5.000 SO42250 - 500 501 - 1.000 > 1.000 - Nước đất đá có độ dẫn nước xem ăn mòn bêtông ximăng pooclăng hàm lượng ion SO 42- > 1000 mg/l, bêtông loại ximăng pooclăng pyzolan, xỉ sắt, puzolan cát - hàm lượng ion SO 42- > 4000 mg/l, không phụ thuộc vào hàm lượng Cl-. e. Tính ăn mòn magie xác định theo có mặt ion Mg2+ nước. Đối với ximăng pooclăng đá thấm nước mạnh, nước xem ăn mòn hàm lượng Mg2+ > 5000 mg/l ; ximăng pooclăng puzolan, puzolan - cát xỉ sắt, nước xem ăn mòn hàm lượng Mg2+ (bằng mg/l) lớn đại lượng : SO42- Mg2+ - 1.000 > 5.000 1.001 - 2.000 3.001 - 5.000 2.001 - 3.000 2.001 - 3.000 3.001 - 4.000 1.000 - 2.000 Đối với đất đá thấm nước tính ăn mòn nước chưa tiêu chuẩn hoá. Trong trường hợp sử dụng loại ximăng khác nói tính ăn mòn nước xác định cách thí nghiệm độ bền vững loại ximăng nước. Khi nghiên cứu tính ăn mòn nước đất bên cạnh thành phần hoá học cần phải tính đến điều kiện ĐCTV khu xây dựng hay khu mỏ, tốc độ ăn mòn cacbonic, sunfat dạng ăn mòn khác phụ thuộc vào tốc độ lượng nước chảy vào công trình để thay cho phần nước tính chất phá hoại. Khi dòng nước chảy đến công trình tương đối nhanh tác hại nước đất tăng lên. Trong thời gian gần để xây dựng công trình tiếp xúc với nước biển nước đất ăn mòn, người ta bắt đầu lựa chọn loại bêtông bền vững mặt hoá học, đồng thời có độ đặc cao không thấm nước. Những bêtông chịu lâu dài môi trường ăn mòn. Khi khai thác nước đất với mục đích cung cấp nước khai thác mỏ khoáng sản cứng thường xảy pha trộn nước số tầng chứa nước có độ khoáng hoá khác nhau. Sự pha trộn nước xảy tháo nước tạo thành hình phễu hạ thấp tháo nước. Trong phạm vi phễu hạ thấp nhiều nơi nước số tầng chứa nước pha trộn lẫn nước mặt bị lôi vào vòng ảnh hưởng việc tháo nước. Nước ăn mòn tạo thành có pha trộn với tỷ lệ định. F. F. Lavtev chứng minh thực nghiệm hỗn hợp nhiều loại nước trở thành nước ăn mòn, riêng loại chúng tính ăn mòn. Bảng 1. Giá trị hệ số a b dùng xác định tính ăn mòn cacbonic nước Tổng hàm lượng Cl- + SO42- , (mg/l) Độ cứng cacbon at a 1,4 - 200 201- 400 401 - 600 601 - 800 801 - 1000 > 1000 b a b a b a b a b a b 0,01 16 0,01 17 0,01 17 0,00 17 0,00 17 0,00 17 1,8 0,04 17 0,04 18 0,03 17 0,02 18 0,02 18 0,02 18 2,1 0,07 19 0,06 19 0,05 18 0,04 18 0,04 18 0,04 18 2,5 0,10 21 0,08 20 0,07 19 0,06 18 0,06 18 0,05 18 2,9 0,13 23 0,11 21 0,09 19 0,08 18 0,07 18 0,07 18 3,2 0,16 25 0,14 22 0,11 20 0,10 19 0,09 18 0,08 18 3,6 0,20 27 0,17 23 0,14 21 0,12 19 0,11 18 0,10 18 4,0 0,24 29 0,20 24 0,16 22 0,15 20 0,13 19 0,12 19 4,3 0,28 32 0,24 26 0,19 23 0,17 21 0,16 20 0,14 20 4,7 0,32 34 0,28 27 0,22 24 0,20 22 0,19 21 0,17 21 5,0 0,36 36 0,32 29 0,25 26 0,23 23 0,22 22 0,19 22 5,4 0,40 38 0,36 30 0,29 27 0,26 24 0,24 23 0,22 23 5,7 0,44 41 0,40 32 0,32 28 0,29 25 0,27 24 0,25 24 6,1 0,48 43 0,44 34 0,36 30 0,33 26 0,30 25 0,28 25 6,4 0,54 46 0,47 37 0,40 32 0,36 28 0,33 27 0,31 27 6,8 0,61 48 0,51 39 0,44 33 0,40 30 0,37 29 0,34 28 7,1 0,67 51 0,55 41 0,48 35 0,44 31 0,41 30 0,38 29 7,5 0,74 53 0,60 43 0,53 37 0,48 33 0,45 31 0,41 31 7,8 0,81 55 0,65 45 0,58 38 0,53 34 0,49 33 0,44 32 8,2 0,88 58 0,70 47 0,63 40 0,58 35 0,53 34 0,48 33 8,6 0,96 60 0,76 49 0,68 42 0,63 37 0,57 36 0,52 35 9,0 1,04 63 0,81 51 0,73 44 0,67 39 0,61 38 0,56 37 [...]... thác nước dưới đất với mục đích cung cấp nước cũng như khi khai thác các mỏ khoáng sản cứng thường xảy ra sự pha trộn nước của một số tầng chứa nước có độ khoáng hoá khác nhau Sự pha trộn nước xảy ra do sự tháo nước và do sự tạo thành hình phễu hạ thấp khi tháo nước Trong phạm vi các phễu hạ thấp ở nhiều nơi nước của một số tầng chứa nước pha trộn lẫn nhau và đôi khi cả nước mặt cũng bị lôi cuốn vào... cũng bị lôi cuốn vào vòng ảnh hưởng của việc tháo nước Nước ăn mòn có thể được tạo thành khi có sự pha trộn với những tỷ lệ nhất định F F Lavtev đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng hỗn hợp của nhiều loại nước có thể trở thành nước ăn mòn, mặc dù riêng từng loại chúng không có tính ăn mòn Bảng 1 Giá trị hệ số a và b dùng xác định tính ăn mòn cacbonic của nước Tổng hàm lượng Cl- + SO42- , (mg/l) Độ cứng