Ô nhiễm và bảo vệ nước dưới đất khỏi bị ô nhiễm

Header Page of 16 Ô nhiễm bảo vệ nước đất khỏi bị ô nhiễm (Groundwter Pollution and Protection ) Đoàn Văn Cánh Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội Tổng quan ô nhiễm nước đất Theo luật tài nguyên nước hành, “Ô nhiễm nguồn nước biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học thành phần sinh học nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến người sinh vật” Ba tính chất quan trọng phân biệt nguồn ô nhiễm nước đất là: (i) mức độ cục chúng, (ii) trình diễn biến ô nhiễm, (iii) loại ô nhiễm chúng gây Sự ô nhiễm nước đất, kích thước nguồn ô nhiễm biến đổi từ giếng riêng biệt vùng có diện tích hàng trăm km2 Trong thực tế, cách gọi tập trung hay không tập trung mô tả mức độ cục (kích thước) nguồn ô nhiễm Nguồn ô nhiễm tập trung nguồn có kích thước nhỏ xác định, chẳng hạn bể chứa rò rỉ, ao chứa chất thải, vùng thu gom rác thải Thường nguồn tạo điểm ô nhiễm xác định Nguồn ô nhiễm không tập trung phân bố diện tích lớn, ô nhiễm khuếch tán bắt nguồn từ nhiều nguồn nhỏ vị trí chúng thường không xác định Ví dụ thuốc bảo vệ thực vật sử dụng nông nghiệp, nitơrat hệ thống nước thải sinh hoạt mưa axit Vị trí nguồn ô nhiễm xác định cách xác Trong trường hợp này, nguồn ô nhiễm nằm diện rộng với nồng độ biến đổi lớn Quá trình diễn biến ô nhiễm mô tả nồng độ tốc độ truyền chất ô nhiễm biến đổi theo thời gian Nguồn ô nhiễm xảy lần thời gian ngắn với nồng độ xác định gọi nguồn ô nhiễm ngắn hạn Nguồn ô nhiễm xảy liên tục lâu dài gọi nguồn ô nhiễm liên tục Nồng độ ô nhiễm không đổi thay đổi theo thời gian Hầu hết nguồn ô nhiễm lâu dài mô tả trình ổn định Ví dụ như, nồng độ hoá chất thải vào bể chứa nhà máy biến đổi theo thời gian thay đổi trình sản xuất, mùa vụ yếu tố kinh tế phản ứng phụ xảy chất thải Tốc độ thau rửa chất thải rắn vùng tập trung rác thải bị ảnh hưởng theo mùa liên quan đến lưu lượng bổ sung cho nước đất giảm nồng độ nguồn thành phần phế thải (ví dụ hữu cơ) bị phân huỷ Các nguồn ô nhiễm nước đất gây hoạt động khác công nghiêp, nông nghiệp sinh hoạt Việc liệt kê thể danh sách nguồn gây ô nhiễm điều hoàn toàn không đơn giản Một phương pháp tập trung vào mảng đặc biệt ý vào ô nhiễm gây ảnh hưởng bất lợi cho sức khoẻ ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn Ví dụ Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ liệt kê 129 chất ô nhiễm đáng quan tâm bao gồm 114 hợp chất hữu cơ, 15 chất vô chủ yếu kim loại nặng Các chất ô nhiễm hữu lại phân ra: dễ bay hơi, trung tính chiết suất, axit chiết suất, thuốc trừ sâu Các chất ô nhiễm phân loại dựa loại phản ứng hình thức xảy v.v Fetter (1999) phân sáu loại nguồn ô nhiễm sau: - Các nguồn ô nhiễm chất ngấm vào đất từ bể tự hoại, nguồn nước thải Footer Page of 16 1257 Header Page of 16 - Các nguồn ô nhiễm từ khu chứa xử lý chất thải nơi tập trung rác thải, nơi chứa để xử lý chất thải, chất thải từ khai thác quặng, chôn xác động vật chết, bể chứa xăng dầu hoá chất ngầm lòng đất, công tennơ nơi thải chất phóng xạ - Các nguồn ô nhiễm xảy trình vận chuyển vận chuyển đường ống, vận chuyển sản phẩm chất thải từ phương tiện vận tải - Các nguồn ô nhiễm từ chất thải từ hoạt động khác tưới, sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón, phân động vật, chất làm giảm độ cứng nước, hệ thống thoát nước mưa từ khu đô thị, nước thải khia thác mỏ - Các trình ô nhiễm tự nhiên xảy hoạt động người qua trình trao đổi nước mặt va nước đất nguồn nước mặt bị ô nhiễm, trình ô nhiễm thau rửa đất xâm nhập mặn 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 2.1 Nhiễm bẩn vi trùng 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 Do đó, tốt bảo vệ nước đất khỏi bị nhiễm bẩn vi trùng 2.2 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 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 Do đó, nhiễm bẩn hoá học nguy hiểm khó xác định 2.3 Nhiễm bẩn học Loại nhiễm bẩn gặp dễ xử lí làm dấu hiệu để dự đoán bị nhiễm bẩn vi trùng hoá học 2.4 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 hại đến thể người có ý nghĩa lớn công nghiệp nên phải ý đến loại nhiễm bẩn Footer Page of 16 1258 Header Page of 16 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 sổ địa chất thuỷ văn 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 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 tầng chứa nước bão hòa trở lại Các phương pháp đánh giá ô nhiễm Một thực tế hệ thống khai thác nước đất bị ô nhiễm không làm Nói chung, giá thành việc làm nước đất vượt nhiều so với số tiền mà người ta chi trả cho việc này, đặc biệt hệ thống khai thác nằm riêng lẻ Nếu việc khắc phục ô nhiễm bị hạn chế thiếu nguồn kinh phí dẫn đến mối đe doạ khủng khiếp cho sức khoẻ cộng động Cuối là, hệ thống khai thác làm biện pháp cứu chữa làm giảm phần mối đe doạ đến sức khoẻ mà Vì vậy, đánh giá ô nhiễm mức độ nguy hiểm gây trở thành vấn đề quan trọng có ý nghĩa cấp thiết nghiên cứu ô nhiễm nguồn nước đất Ô nhiễm nguồn nước đất xác định rõ ràng trình tiêu biểu cho xâm hại đến sức khoẻ người tác động xấu môi trường Đánh giá mức độ nguy hiểm ô nhiễm hiểu đánh giá ảnh hưởng nguồn chất thải hỗn hợp, đổ bừa bãi chất thải hay kho chứa chất thải phóng xạ (hạt nhân) Mặc dù đánh giá ô nhiễm thường dùng để nói kiểm tra mối nguy hiểm sức khoẻ người, cách tiếp cận thông thường ứng dụng kiểm tra cho động vật nhậy cảm thiên nhiên, ví dụ chim hay cá Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (U.S EPA) phác thảo nội dung để kiểm tra vị trí chất thải nguy hiểm nhằm đánh giá tác động đến sức khoẻ người môi trường Những nội dung tóm tắt theo bước sau đây: thu thập kiểm định liệu; đánh giá ô nhiễm trực tiếp (exposure assessment); đánh giá nhiễm chất độc ; đánh giá nguy hiểm cho sức khoẻ cộng đồng ; đánh giá nguy hiểm cho môi trường Sau sâu tìm hiểu nội dung liệt kê Thu thập kiểm định liệu Mục đích việc thu thập kiểm định liệu cung cấp thông tin cho việc đánh giá nguy hiểm Quá trình bao gồm việc xem xét lại thông tin có từ vị trí, nhận dạng hoạt động tiềm diễn người, giới hạn phạm vi thu thập liệu cần thiết khác liệu Quá trình tổng hợp liệu có từ điều tra vị trí để đánh giá phương pháp phân tích, chất hoá học phạm vi ô nhiễm, phát triển hệ thống liệu hoá học thông tin để sử dụng cho việc đánh giá nguy hiểm, rủi ro Footer Page of 16 1259 Header Page of 16 Đánh giá ô nhiễm trực tiếp Trong mục tìm hiểu đường mà chất ô nhiễm lan truyền từ nguồn nước đất vào thể người Đây lan truyền thấy rõ từ nguồn ô nhiễm đến nơi chịu ảnh hưởng, sở để đánh giá mức độ nguy hiểm Đường lan truyền lộ trình chất gây ô nhiễm xuất phát từ điểm ô nhiễm tới điểm thể người từ chất ô nhiễm bắt đầu phát tán Đánh giá nguy hiểm đòi hỏi xác định lượng chất gây ô nhiễm có việc định lượng chất gây ô nhiễm theo đường lan truyền khác nhau, tương lai Tuy nhiên tính định lượng thường sẵn để sử dụng phân tích điều kiện Có mô hình dự đoán trước di trú tích tụ bầu sinh quyển, ví dụ mô hình đánh giá ô nhiễm chất phóng xạ Một đường lan truyền ô nhiễm qua hấp thụ thực vật, hấp thụ nước rễ trồng đất bị ô nhiễm, hấp thụ từ bụi bẩn ô nhiễm đọng lại thực vật, hấp thụ nước tưới bị ô nhiễm rễ Các mô hình tổng quan cho phép mô tả chi tiết vùng ô nhiễm sống cá nhân khu vực lân cận từ có đánh giá vùng cụ thể Để cung cấp nội dung cho việc so sánh vùng, người điều tra dựa vào tham khảo kịch Ví dụ, kịch diễn tả trường hợp người nông dân sống trọn vẹn đời trang trại thuộc phạm vi vùng ô nhiễm Người nông dân uống tắm, rửa nước ô nhiễm, ăn thức ăn làm từ thực vật bị ô nhiễm, lớn lên vùng tiếp xúc hàng ngày với bụi ô nhiễm Kịch miêu tả trường hợp cá nhân bị ảnh hưởng tối đa từ chất gây ô nhiễm Sự phân tích bầu sinh cho đánh giá lượng chất ô nhiễm chứa môi trường trung gian (ví dụ nước, sữa, thức ăn, bụi nhiễm phóng xạ…) Thông tin giúp cho việc tính toán lượng chất ô nhiễm bị hấp thụ qua chất trung gian hay xác định mức độ ô nhiễm cho môi trường trung gian tương ứng, cộng lại có tổng lượng chất ô nhiễm trực tiếp Phương trình tính lượng chất ô nhiễm bị hấp thụ vào qua không khí, nước, sữa thức ăn có dạng sau đây: TI = EI1 + EI2 + … + EIn Trong : TI - tổng lượng chất ô nhiễm bị thể hấp thụ vào, mg/ngày; EI - lượng chất ô nhiễm hấp thụ vào qua môi trường trung gian ước tính cho ngày, giá trị EI thông qua lượng ăn, uống xác định cách nhân hệ số Ci - lượng chất ô nhiễm có môi trường trung gian thứ i, với Ri , lượng chất trung gian hấp thụ Đơn vị Ci mg/m3 không khí, mg/l nước sữa, mg/kg thức ăn Đơn vị Ri thường l/ngày nước, kg/ngày thức ăn Trong số trường hợp tổng lượng TI nhân với hệ số nhỏ 1, biểu thị cho khoảng thời gian năm hay phần thời đoạn mà cá thể sống vùng ô nhiễm Tổng lượng chất ô nhiễm TI coi lượng trung bình ngày thời gian sống trung bình cá thể Để tiện so sánh, giá trị TI chia trung bình cho 1kg trọng lượng thể (BW) Vì vậy, lượng ô nhiễm hay mức độ ô nhiễm trực tiếp có đơn vị đo mg/ngày hay mg/kg-BW ngày Ví dụ: cá nhân tiêu thụ nước, sữa thịt bò có chứa chất ô nhiễm với lượng sau: 3mg/l - nước, 0,003mg/l - sữa 9,5.10-8 mg/kg - thịt bò Hãy xác định lượng chất ô nhiễm người nặng 70kg tiêu thụ trung bình ngày: nước 1,5 l/ngày, sữa 0,5 l/ngày, thịt bò 0,2 kg/ngày TI = EInước + EIsữa + EIthịt bò = Cnước Rnước + Csữa Rsữa + Cthịt bò Rthịt bò Footer Page of 16 1260 Header Page of 16 TI = [(3,0*1,5) + (0,003*0,5) + (9,5*10-8*0,2)] / 70,0 = 0,064 mg/kg-BW ngày Đánh giá nhiễm chất độc Đánh giá nhiễm chất độc nhằm kiểm tra ảnh hưởng chất độc khả nhiễm ung thư chất hoá học chất phóng xạ gây Mục đích đánh giá nhiễm chất độc đánh giá độ độc chất gây ô nhiễm có vùng nghiên cứu xác định giá trị độc tố (xác định liều lượng chất ô nhiễm khả không gây ung thư yếu tố tác động gây ung thư) từ đánh giá mức độ nguy hiểm, rủi ro Liều lượng tham khảo lượng chất ô nhiễm ước tính hàng ngày (mg/kg ngày) toàn dân cư khoảng thời gian sống vùng ô nhiễm mà không gây ung thư Liều lượng ký hiệu RfD Các số liệu độ độc tham khảo tài liệu chuyên môn Đánh giá nguy hiểm cho sức khoẻ cộng đồng Sự ảnh hưởng tới sức khoẻ chất ô nhiễm không phụ thuộc vào lượng chất ô nhiễm ngấm vào thể người mà phụ thuộc vào liều lượng mà thể tiếp nhận Ví dụ số chất ô nhiễm thấm qua thể không tích tụ lại phận khác thể người Một cách đơn giản để xác định liều lượng độc tố nhân lượng chất ô nhiễm ngấm vào thể ước tính cho ngày với hệ số Bi, hệ số sinh học có tác dụng (bioavailability factor) Hệ số Bi biểu thị cho phần độc tố nhiễm hàng ngày đọng lại thể để gây tác động bất lợi cho sức khoẻ Tổng liều lượng độc tố xác định sau TD = EI1.B1 + EI2.B2 + … + EIn.Bn Trong đó: Bi - hệ số sinh học có tác dụng, giá trị hệ số tra cứu tài liệu y học Giá trị TD có đơn vị khối lượng/thời gian, thường chia giá trị cho trọng lượng thể nên có đơn vị mg/kg-BW ngày Ở cần làm rõ khái niệm ngưỡng liều lượng, ngưỡng xác định, liều lượng độc tố nhỏ ngưỡng không ảnh hưởng đến sức khoẻ Đôi ngưỡng liều lượng không xác định có giá trị nhỏ Sự nguy hiểm ung thư thường diễn tả mô hình phần tử chất ô nhiễm tác động đến ADN người dẫn đến phát triển khối u Một cách tiếp cận rõ ràng để đánh giá mức độ nguy hiểm sức khoẻ có ngưỡng liều lượng, so sánh tổng liều lượng độc tố TD với liều lượng tham khảo RfD Chỉ số nguy hiểm (HQ) người nhiễm chất độc riêng biệt tính theo công thức : HQ  TD RfD Khi số HQ>1 báo hiệu có mối nguy hiểm người nhiễm Bằng cách tương tự tính chất phóng xạ, mà liều lượng xác định phụ thuộc loại phóng xạ vị trí chất phóng xạ nằm hay thể Thật vậy, liều lượng hay mức độ nguy hiểm khác nhau, phụ thuộc vào phận thể mà chất phóng xạ bị tích tụ lại Đánh giá nguy hiểm cho môi trường Mục tiêu đánh giá môi trường nhằm xác định xem có hay không chất gây ô nhiễm vùng riêng biệt vùng phụ cận, chất có khả ảnh hưởng bất lợi đến cộng đồng sinh vật học (như thực vật, động vật hoang dã đông vật nuôi) tồn hay Footer Page of 16 1261 Header Page of 16 không Để thực đánh giá cách định tính sử dụng hướng dẫn Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (U.S EPA) Khắc phục ô nhiễm Trường hợp nước đất bị nhiễm bẩn có nguy nhiễm bẩn phải nghiên cứu biện pháp đối phó, bao gồm xác định yếu tố gây bẩn, tìm nguồn gây bẩn, tìm biện pháp nhằm đề phòng nhiễm bẩn, khống chế nguồn ô nhiễm, xử lý dải ô nhiễm bảo vệ chất lượng nước đất Các biện pháp đề phòng nhiễm bẩn thường áp dụng là: + Cách ly nguồn gây bẩn với nước đất, chẳng hạn bãi rác phải xây dựng không thấm nước, chất phóng xạ nguy hiểm loại nước bẩn xử lý phải chôn sâu vào tầng đất đá cách ly tốt với tầng chứa nước sử dụng + Xử lý nước thải: nước thải từ nhà máy, bệnh viện, khu dân cư thường có khối lượng lớn, đòi hỏi phải xử lý để tránh gây nhiễm bẩn cho nước đất Do thành phần đa dạng nên nhà máy, bệnh viện phải có công trình xử lý riêng Công trình vừa có vai trò chống nhiễm bẩn, đồng thời phải có vai trò thu hồi nguyên liệu quý trình sản xuất gây Điều tăng thêm hiệu kinh tế bù vào chi phí xây dựng công trình Nước thải từ khu dân cư thường xử lý hệ thống chung + Trong nông ngiệp, nông dân không sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu, mà loại có khả gây nhiễm bẩn nước đất Cần thực biện pháp đề phòng nhiễm bẩn Ví dụ như, phân chuồng, nên bón phân ủ mục, phải bón phân tươi bón đất thoáng khí, không bón vào loại đất lầy bón cho lúa Đối với phân vô dễ tan phân đạm phải bón vào thời kỳ trồng cần nhiều chất dinh dưỡng, bón vừa phải, trộn phân với đất vo viên bón sát gốc Đối với thuốc trừ sâu, hạn chế sử dụng mức tối thiểu, loại thuốc trừ sâu bị cấm dùng nhiều nước Cần cố gắng tìm biện pháp thay bẫy đèn, bẫy siêu âm, biện pháp sinh học… Các họ đậu có khản làm nhiễm bẩn nước đất, vùng chuyên canh loại cần thiết có biện pháp luân canh Các biện pháp khống chế nguồn ô nhiễm: + Chôn lấp di chuyển nguồn ô nhiễm khỏi nguồn nước ; + Hướng dòng chảy mặt không chảy qua vùng có chất ô nhiễm giảm lượng nước mặt mang theo chất ô nhiễm ngấm vào nước đất ; + Lót đáy lớp phủ thấm nước yếu đất sét, chất dẻo tổng hợp, bê tông … nguồn ô nhiễm ; + Khi chất thải nằm thấp mực nước đất, xây dựng tường chắn thẳng đứng thấm nước để ngăn hạ thấp mực nước đất không qua khu vực chất ô nhiễm [H 1]; + Phụt vữa chống thấm quanh vùng gây ô nhiễm [H 2] + Sử dụng giếng để hạ thấp mực nước đất tránh qua vùng ô nhiễm [H 3] Footer Page of 16 1262 Header Page of 16 Hình Xây dựng tường chắn thẳng đứng để hạ thấp mực nước ngầm mực nước ngầm nằm cao nguồn thải Hình Phụt vữa chống thấm quanh nguồn gây bẩn Hình Sử dụng giếng hạ thấp mực nước ngầm hút nước bị ô nhiễm 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 Ở Liên Xô (cũ), 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 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 Ở 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 phân chia đới phòng hộ vệ sinh ban hành Áo, Thuỵ Sĩ, Mỹ Ở Việt Nam, theo thông tư Bộ Y tế số 39/BYT - TT (21/10/1971) : Footer Page of 16 1263 Header Page of 16 - 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 : Đới thứ - đới có chế độ nghiêm ngặt : bao quanh công trình khai thác với bán kính 30m - nước có áp, 50m - nước đất 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 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 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 6.1 Trình tự khoanh định đới bảo vệ giếng khoan khai thác nước đất Để khoanh định đới bảo vệ giếng khoan khai thác nước đất phải tiến hành theo trình tự bước sau Bước Thu thập thông tin, liệu Những thông tin, liệu cần thu thập bao gồm: + Địa tầng cấu trúc giếng khoan, mô tả chi tiết thành phần thạch học, thành phần hạt mức độ nứt nẻ lớp đất đá khoan qua, kết cấu ống chống, ống lọc + Mực nước tĩnh tính từ mặt đất (mực nước tĩnh phải xác định sau thổi rửa giếng khoan) + Lưu lượng khai thác giếng khoan, lưu lượng theo tài liệu thí nghiệm theo giấy phép Dữ liệu quan trọng để khoanh định đới bảo vệ thứ II thứ III + Hệ số thấm, độ lỗ rỗng đất đá chứa nước, vận tốc dòng đất Vận tốc dòng ngầm sử dụng để khoanh định đới II (“đường 50 ngày”) + Dữ liệu chất lượng nước, đặc biệt nitrate, nitrite, E- Coli, độ dẫn điện Tại diện tích nhạy cảm, cần có tài liệu arseníc để đảm bảo nguồn nước sử dụng ăn uống Các liệu bổ xung, có: + Bản đồ ĐC- ĐCTV (1:50.000) để phân tích điều kiện ĐCTV vùng nghiên cứu (sự phân bố tầng chứa nước theo diện theo chiều sâu, hướng vận động nước đất, thành phần chất lượng nước, điểm nghiên cứu ) Footer Page of 16 1264 Header Page of 16 + Bản đồ địa hình (1:50.000) để xác định xem vị trí giếng khoan phân bố diện tích phẳng hay địa hình dốc Đây thông tin cần thiết để khoanh định đới II III có dạng trải dài phía thượng lưu + Bản đồ đất trạng sử dụng đất dùng để đánh giá đặc tính lớp phủ, nguy hiểm tiềm tàng nguồn nước vùng nghiên cứu, từ điều chỉnh kích thước đới bảo vệ + Lượng bổ cập nước đất vùng nghiên cứu + Thông tin trạng khai thác sử dụng nước vùng nghiên cứu vùng lân cận Bước Đánh giá tổn thương tiềm tàng công trình khai thác Trước đưa định số lượng, kích thước phạm vi đới bảo vệ, cần làm rõ mức độ tổn thương (mức độ tự bảo vệ) công trình khai thác nước đất nguồn nước đất Để đánh giá mức độ tự bảo vệ nước đất, có nhiều phương pháp sử dụng giới Việt Nam Hướng dẫn kiến nghị sử dụng phương pháp GOD tính đơn giản dễ sử dụng điều kiện Việt Nam (xem phụ lục kèm theo) Bước Khoanh định đới bảo vệ giếng khoan khai thác Thông thường, giếng khoan khai thác nước đất tầng chứa nước phân bố độ sâu 100 m lớn có tự bảo vệ tốt hơn, không cần đầy đủ đới bảo vệ, đới bảo vệ không cần có kích thước lớn Ngược lại, giếng khoan khai thác nước tầng chứa nước đất phân bố nông (ở khoảng độ sâu 10 m) dễ bị tổn thương cần bảo vệ nghiêm ngặt Nhưng cần lưu ý độ sâu phân bố tầng chứa yếu tố để xác định mức độ tổn thương nó, mà phụ thuộc vào thành phần thạch học, tính chất thủy lực tầng chứa nước khai thác sử dụng Bước 3a Thiết kế Đới bảo vệ thứ I thực theo cách sau (có hai lựa chọn): + Thực theo Quyết định 15/2008/QĐ_BTNMT + Sử dụng số theo phương pháp GOD để khoanh định Bước 3b Thiết kế Đới bảo vệ thứ II Đối với tầng chứa nước lỗ hổng: sử dụng công thức Darcy Bước 3c Thiết kế Đới bảo vệ thứ III + Sử dụng đồ thủy đẳng cao hoạc thủy đẳng áp, + Sử dụng phương pháp Hoelting (khi đồ mực nước) 6.3 Trình tự khoanh định đới bảo vệ mạch nước (điểm lộ nước) Bước Thu thập thông tin, liệu Bước Khoanh định Đới bảo vệ thứ I Bước Khoanh định Đới bảo vệ thứ II Trường hợp thứ nhất: Mạch nước có áp - cần xác định Đới III theo bước thứ Trường hợp thứ hai: Mạch nước không áp - sử dụng công thức Darcy để xác định Bước Khoanh định Đới bảo vệ thứ III Trường hợp thứ nhất: Khi có đồ mực nước - sử dụng công thức Darcy để xác định Footer Page of 16 1265 Header Page 10 of 16 Trường hợp thứ hai: Không có đồ mực nước - sử dụng phương pháp Hoelting để xác định Có thể tóm lược bước khoanh định bảo vệ công trình khai thác nước theo sơ đồ Footer Page 10 of 16 1266 Header Page 11 of 16 PHỤ LỤC PHƯƠNG PHÁP GOD ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TỔN THƯƠNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRƯỚC CÁC NGUY CƠ Ô NHIỄM Trước bắt đầu quy hoạch đới bảo vệ công trình khai thác nước đất nguồn nước cần thu thập thông tin sở Từ thông tin đó, đánh giá mức độ tổn thương của nước dư ới đất sở xác định số lượng, quy mô đới bảo vệ Tùy thuộc vào kiểu tầng chứa nước, chiều sâu tới nước đất thành phần lớp phủ, mà các biê ̣n pháp mức độ bảo vệ khác Ví dụ tầng chứa nước có áp có mái l ớp sét không thấm nước dày tới 60 m thì mức độ tự bảo vệ tầng chứa nước cao Thành phần vật chất của đới thông khí (đới không bão hòa) đặc biệt quan trọng trình thẩm thấu qua đới chất gây ô nhiễm có nư ớc đất giảm thông qua trình học, hóa-lý và sinh h ọc xảy đới thông k hí Đới thông khí trường hợp có tác dụng hệ thống lọc tự nhiên Hiệu trình lọc phụ thuộc vào loa ̣i v ật liệu mà phụ thuộc vào thời gian nước đất tồn lưu thông đới thông khí Có nhiều phương pháp khác để xác định mức độ tự bảo vệ hay đánh giá tính tổn thương nước đất, ví dụ phương pháp GOD, DRASTIC, SINTASTIC, AVI, EPIK, Hölting, v.v Hướng dẫn đề xuất áp dụng phương pháp GOD Foster đưa năm 1987, là phương pháp dễ áp dụng dựa vào ba tiêu liệu đầu vào Các chữ viết tắt GOD có ý nghĩa sau: G - Tính chất thủy lực tầng chứa nước (Groundwater hydraulic confinement), O - Thành phần lớp phủ (Overlaying strata ), D - Độ sâu tới mực nước đất (Depth to groundwater table) Chỉ số GOD đánh gía tích số = G*O*D Chỉ số GOD xác định sau “G” - Tính chất thủy lực của tầng chứa nước Tầng chứa nước tầng chứa nước có áp không áp (có mặt thoáng tự do) Một tầng chứa nước có áp có mái gầ n cách nước phía m ực nước cao đáy mái cách nước, nên tầng chứa nước có áp, chất ô nhiễm không dễ dàng xâm nhâ ̣p vào tầ ng chứa nư ớc Trong tầng chứa nước không áp trái lại Chính thông tin đặc tính thủy lực tầ ng chứa nư ớc ta ̣i vùng khoanh đinh ̣ đ ới bảo vệ quan trọng Chất bẩn xâm nhập vào tầng chứa nước không áp dễ dàng vào tầng chứa nước có áp (từ đến 1,0) Nếu không xác định rõ có áp hay áp, phương pháp GOD đề xuất sử dụng giá trị “G” trường hơ ̣p tầ ng chứa nước “bán áp” (=0,40) “O” - thành phần lớp phủ Tốc độ thẩm thấu nước mặt qua lớp phủ vào tầ ng ch ứa nước phụ thuộc chủ yếu vào thành phần vật chất, độ hạt lớp phủ Ví dụ tầng chứa nước có lớp phủ sét dày 10m, theo hướng dẫn diện tích đới bảo vệ thu hẹp nhiều so với trường hợp khác Tầng chứa nước che chắn tốt số ”O” lấy nhỏ Footer Page 11 of 16 1267 Header Page 12 of 16 Các tầng chứa nước nứt nẻ đới phá hủy kiến tạo thành tạo đá vôi karst dễ bị tổn thương, đặc biệt lớp phủ Chất ô nhiễm thẩm thấu gầ n trực tiếp vào tầng chứa nước theo khe nứt, di chuyển nhanh và h ầu không rửa lọc Do thiết kế đới bảo vệ nằm vùng đá nứt nẻ - karst, số “O” thường lấy giá trị cao (từ 0,8-1,0) “D” - Độ sâu tới mực nước đất Trong phương pháp GOD, độ sâu từ m ặt đất tới mực nước đất là chỉ số quan tr ọng, phản ánh thời gian thẩm thấu lớp phủ phía (đới không bão hòa ), tạo điều kiện lưu giữ lọc tạp chất Chiều sâu lớn số ”D” nhỏ Trong tầ ng chứa không áp , độ sâu mực nước xác định khoảng cách từ mặt đất tới mực nước đất, tầng chứa có áp , khoảng cách này đư ợc tính từ mặt đất đến mực nước dâng lên lỗ khoan Rất cao: bị t ổn thương hầu hết chất ô nhiễm với tác động tương đối nhanh kịch bản đánh giá ô nhiễm Cao: bị tổn thương nhiều chất ô nhiễm kịch đánh giá ô nhi ễm, trừ chất bi ̣hấp phụ cao dễ bị chuyển hóa Trung bình: bị t ổn thương số chất ô nhiễm đươ ̣c x ả liên tục vào Ví dụ tính toán số GOD điề u kiêṇ có lớp phủ nguồ n nước Trường hơ ̣p tầ ng chứa chỉ có lớp phủ nhất, số GOD đươ ̣c xác định bởi tích c Thấp: bị tổn thương chất ô nhiễm không phân hủy đươ ̣c xả liên tục vào nguồn nước thời gian dài diện rộng Rất thấp: có lớp phủ thấm nước yếu, nước đất vận động chậm Footer Page 12 of 16 1268 Header Page 13 of 16 Việc tính toán số GOD đưa giá tri ̣về mức đô ̣ r ủi ro tiềm tàng (hay mức độ dễ tổn thương) nước đất ta ̣i vi ̣trí tính toán Lưu ý “mức độ tổn thương” tỷ lệ nghịch với “mức độ tự bảo vệ” Mức độ tổn thương tầng chứa nước phân cấp số: GOD = G*O*D Chúng ta xét hai trường hợp Điểm A nằm tầng chứa nước bán áp, mực nước cách mặt đất thay đổi khoảng 50-100 m, lớp phủ tầng chứa nước bột, bột kết Điểm B nằm tầng chứa nước không áp , lớp thông khí phía lớp sạn mỏng, đô ̣ sâu đến mực nước đất khoảng - m Theo thang điểm dẫn trên, số lấy sau: Điểm A Điểm B G = bán áp = 0.4 G = không áp = 1.0 O = bô ̣t kết = 0.6 O = sạn sỏi = 0.8 D = 50 -100 m = 0.5 D = 2-5 m = 0.9 Chỉ số GOD đươ ̣c xác đinh ̣ sau : GOD (A) = 0,4*0,6*0,5 = 0,12 thương Thấp Mức độ tổn GOD (B) = 1,0*0,8*0.9 = 0,72 thương Cao Mức độ tổn Hình 1.1 Kết xác định tổn thương tầng chứa nước dựa vào số GOD Kế t tính toán biểu diễn da ̣ng mô ̣t đồ thể hình 1.1 Bây xem xét trường hợp, lớp phủ phía tầng chứa nước cấu tạo hai lớp có thành phần thạch học khác Để đánh giá mức độ tổn thương theo phương pháp GOD cần tính riêng số GOD cho lớp Mỗi kết trung gian đươ ̣c sử du ̣ng để tính số cuối tùy thu ộc vào chiều dày lớp Giả thiết lớp thứ kể từ bề mặt đất gồm cát ̣t thô v ới bề dày 10 m, lớp thứ hai sét pha với bề dày m, khoảng cách đến mực nước đất 12 m Tầ ng chứa nước không áp Trong trường hợp số D luôn tổng khoảng cách, xác định trọng số lớp chiều dày quan trọng Theo thang điểm dẫn trên, số lấy sau: Lớp thứ Lớp thứ hai G (không áp) = 0,6 G (không áp) = 0,6 O (cát ̣t thô) = 0,7 O (sét pha) = 0,5 D (Chiều sâu tới mực nước đất), D (Chiều sâu tới mực nước 12 m) = 0,8 đất 12 m) = 0,8 Footer Page 13 of 16 1269 Header Page 14 of 16 Chỉ số GOD cho lớp (giá trị GOD “trung gian”) xác định tích số: GOD1 = 0,6*0,7*0,8 = 0,336, GOD2 = 0,6*0,5*0,8 = 0,24 Xác định tr ọng số Để xác định số GOD cho hai lớp phải xác định trọng số Trọng số xác định dựa số trung gian, chiều sâu tới mực nước đất và chiều dày lớp phủ thành phần Chỉ số GOD thực của mỗi lớp đươ ̣c xác đ ịnh công thức đơn giản sau: GOD1 = (GOD1/D)*O) = (0,336/12)*10 = 0,28 GOD2 = (GOD1/D)*O) = (0,240/12)*2 = 0,04 Chỉ số GOD lớp t kết = 0,28+0,04 = 0,32 Theo GOD, mức độ tự bảo vệ đạt mức trung bình PHỤ LỤC SỬ DỤNG BẢN ĐỒ ĐẲNG MỰC NƯỚC ĐỂ KHOANH ĐỊNH ĐỚI BẢO VỆ THỨ III Phụ lục trình bày bước cụ thể khoanh định Đới bảo vệ thứ III điều kiện có đồ đẳng mực nước ví dụ cụ thể Trong ví dụ sử dụng tham số : I, Q, m Biết : Y/2 = 265,97 m; Y = 532 m; X = 84,71 m (theo ví dụ hướng dẫn) Bước Xác định hướng vận động của nước đất Hình 2.1 Bản đồ thủy đẳng áp vùng nghiên cứu Footer Page 14 of 16 1270 Header Page 15 of 16 Sử dụng đồ đẳng mực nước để xác định hướng vâ ̣n đô ̣ng của nư ớc đất Trong ví dụ này, nước đất vận động theo hướng từ phía b ắc xuố ng nam Các đường dòng đươ ̣c vẽ bắ t đầ u từ đư ờng đẳng mực nước có cao độ lớn nhấ t (25 m) cắt vuông góc với đường đẳ ng mực nước thể hình 2.1) Bước Xác định điểm cực dưới Trên đồ, vị trí giếng vẽ đoa ̣n thẳ ng về phiá h nguồn có chiề u dài 85m theo tỷ lệ đồ Điể m cuố i của đoa ̣n thẳ ng này chiń h là ểm cực dưới (xem hình 2.1) Bước Vẽ bề rộng Đới III tại vi ̣ trí giếng Bắt đầu từ vị trí giếng, đo khoảng cách nửa chiề u rô ̣ng (266 m) theo tỷ lệ đồ v ẽ đoa ̣n thẳ ng nằ m ngang cắ t qua giế ng với mỗi nửa có chiề u dài 133 m, song song với đường đẳng áp vuông góc với đoa ̣n thẳ ng nố i giế ng với ểm cực dưới (xem hình 2.2) Hình 2.2 Hướng dẫn vẽ phần hạ nguồn đới bảo vệ thứ III giếng khoan khai thác nước Bước Vẽ phần hạ nguồn Đới III Bắt đầu từ điểm cực dưới, vẽ đường cong phía đầu của đoa ̣n thẳ ng Y /2, theo nguyên tắc là đường cong này trực giao v ới đường đẳng mực nước Phầ n ̣ nguồ n của Đ ới III sẽ có hình dạng th ể hình 3.2 (đường màu đỏ ) Bước Vẽ phầ n thượng nguồn Đới III Bắt đầu từ đầ u của đoa ̣n Y /2 vẽ đường cong về phiá thươ ̣ng nguồ n vuông góc với các đường đẳ ng m ực nước Trong hầ u hế t trư ờng hợp, tùy theo điề u kiê ̣n điạ chấ t thủy văn , đường khép kín m ột giao điểm ở phía thư ợng nguồn và kế t thúc viê ̣c khoanh đinh ̣ Đ ới III (xem hình 3.3) Footer Page 15 of 16 1271 Header Page 16 of 16 Hình 2.3 Hướng dẫn vẽ phần thượng nguồn đới bảo vệ thứ III giếng khoan khai thác nước Giá trị “chiề u rô ̣ng tố i đa” của Đ ới bảo vê ̣ th ứ III (Y=532 m) dùng để kiểm soát kích thước hình d ạng diện tích bảo vê ̣ (không quá nhỏ hay vươ ̣t quá chiề u rô ̣ng tố i đa này ) Viê ̣c khoanh Đ ới III nên đươ ̣c thực hiê ̣n bởi cán b ộ có chuyên môn cao và am hiể u v ề điều kiện địa chất – địa chất thủy văn vùng nghiên cứu Tài liệu đọc thêm Chiến lược tài nguyên nước đến năm 2020 ( soạn thảo 2006); Luật tài nguyên nước; Nghị định số 112/2008/NĐ-CP ban hành 20/10/2008 (quản lý, bảo vệ khai thác tài nguyên thiên nhiên môi trường công trình thủy lợi, thủy điện); Nghị định số 120/2008/NĐ-CP ban hành ngày 01/12/2008 (quản lý lưu vực sông); Quyết định số 15/2008/QĐ-BTNMT ban hành ngày 31/12/2008 bảo vệ tài nguyên nước đất; QC XDVN 01: 2008/BXD” theo định số 04/2008?QĐ-BXD ngày 03/04/2008; Quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT ban hành ngày 26/12/2006 Danh mục chất thải nguy hại; Quyết định 23/2006/QĐ-BTNMT Danh mục chất thải nguy hại; Quy chuẩn kỹ thuâ ̣t quố c gia về quy hoa ̣ch xây dựng“QCXDVN 01:2008/BXD”; 10 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam về cấp nước “TCXDVN 33:2006/BXD”; 11 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam về cấp nước “TCXDVN 33:2006/BXD”; 12 Drinking Water Standards Ordinance (Trinkwasserverordnung, TVO 2000); 13 EC Directive on Nitrate in groundwater (91/676/EEC), 1991; 14 Guidelines on Drinking Water Protection Areas, Part I: Groundwater Protection Areas , Technical Rule, Code of Practice W 101, June 2006, DVGW German Technical and Scientific Association for Gas and Water; 15 DIRECTIVE 2006/118/EC of the European parliament and of the council of 12 December 2006 on the protection of groundwater against pollution and deterioration; 16 Groundwater Protection in Europe, the new groundwater directive – consolidating the EU regulatory Framework, 2006; 17 Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 – a framework for Community action in the field of water policy: a) Guidance Document No Identification of Water Bodies (2003); b)Guidance Document No Analysis of Pressures and Impacts Impress (2003); 18 Guideline on Protection Areas for Drinking Water Reservoirs (Richtlinie W 102 - Schutzgebiete für Trinkwassertalsperren, DVGW 2002); 19 Guideline on the Treatment of Forests in Protection Areas for Drinking Water Reservoirs (Richtlinie W 105 Behandlung des Waldes in Schutzgebieten für Trinkwassertalsperren, DVGW 1981); 20 Foster, S & Hirata, R 1988 Groundwater pollution risk assessment: a methodology using available data WHOPAHO/HPE-CEPIS Technical manual, Lima, Peru 81pp; Footer Page 16 of 16 1272 Header Page 17 of 16 21 Hirata, R & Rebouças, A 1999 La protección de los recursos hídricos subterráneos:una visión integrada, basada en perímetros de protección de pozos y vulnerabilidad de acuíferos Boletin Geologico Minero Vol 110(4):423-236; 22 Johansson, P-O & Hirata, R 2001 Rating of groundwater contamination sources In: Zaporozec, A (editor) Groundwater contamination inventory A methodological guideline UNESCO Paris pg.87-105; 23 World Health Organization (WHO) 1982 Rapid assessment of sources of air, water, and land pollution WHO Offset Publication 62:113 p Footer Page 17 of 16 1273 ... hạ thấp mực nước ngầm hút nước bị ô nhiễm 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 Ở Liên Xô (cũ), vào tháng... 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 Do đó, tốt bảo vệ nước đất khỏi bị nhiễm bẩn vi trùng 2.2 Nhiễm. .. chảy mặt không chảy qua vùng có chất ô nhiễm giảm lượng nước mặt mang theo chất ô nhiễm ngấm vào nước đất ; + Lót đáy lớp phủ thấm nước yếu đất sét, chất dẻo tổng hợp, bê tông … nguồn ô nhiễm ;