NGUỒN GỐC CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM NITRATE VÀ AMMONIUM TRONG NƯỚC NGẦM DƯỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC SIÊU ĐÔ THỊ CHÂU Á

Các dạng tồn tại của nitrate NO3 nitrit NO2 và ammonium NH4+ trong nước ngầm và cách thức biến đổi từ nguồn, vận chuyển và phân bố được nghiên cứu đối với các thành phố ở Đông Nam Á: Metro Manila, Bangkok, Jakarta. Được quan trắc bằng hệ thống thông tin địa lý và kỹ thuật đồng vị kép (đối với N15 và O18) cho rằng chính các công trình cống rãnh thoát nước rò rỉ là nguồn của những chất ô nhiễm ở khu vực đô thị Manila, Jakarta. Ngoài ra, tính chất của những chất này phụ thuộc vào cách sử dụng đất nông nghiệp ở vùng ngoại ô: ở Jakarta nồng độ nitrate cao và ở Bangkok nồng độ nitrate thấp, thành phần chính là NH4+.Sự tăng nhanh chóng theo cấp số mũ của dạng NO3 N15 kéo theo đó là sự giảm NO3 và tỷ lệ 2 đồng vị ON chỉ ra rằng có diễn ra quá trình khử. Những hệ thống có bề mặt thiếu khí kết hợp với cấu trúc địa tầng tự nhiên và những bờ hồ nhân tạo thì tạp chất NO3 sẽ thông qua phản ứng khử và phản ứng phản nitro hóa.Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng NO3 và NH4+ trong nước ngầm ở Manila, Bangkok, Jakarta thì không quá nhiều, nguy cơ thấp đối với nguồn nước ngầm mà đang sử dụng. tuy nhiên, sự tăng lượng nito và việc tăng tổng sản phẩm nội địa ở các thành phố phát triển có thể làm gia tăng lượng nito trong tương lai. Nên tiếp tục quan trắc và quản lý nguồn nước ngầm để hạn chế tối đa việc ô nhiễm trong những khu vực này, những thông tin này nên được cập nhật cho những quốc gia có cấu trúc địa lý và nền văn hóa tương tự như những khu vực khảo sát.I. Giới thiệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Topic 14: NGUỒN GỐC CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM NITRATE VÀ AMMONIUM TRONG NƯỚC NGẦM DƯỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC SIÊU ĐƠ THỊ CHÂU Á GVHD: Ts Tơ Thị Hiền Nhóm 8: Lê Thị Thương Giang 1022070 Lê Hồi Thanh TP.HCM, tháng 11 năm 2013 Mục Lục I Giới thiệu II Đặc điểm khu vực 2.1 Tính chất, đặc điểm thị phía nam châu 2.2 Metro Manila 2.3 Bangkok 2.4 Jakarta III Phương pháp 3.1 Lấy mẫu 3.2 Phương pháp phân tích 3.3 Dữ liệu IV Kết phân tích 4.1 Đồ thị 4.2 Tính chất dinh dưỡng hệ thống nước 10 4.3 Tính chất chất dinh dưỡng tầng nước nông 11 4.4 Sự phân bố đồng vị N15 O18 nitrate 11 V Thảo luận 11 5.1 Các yếu tố kiểm sốt phân bố NH4+ tầng nơng nước ngầm .12 5.2 Các yếu tố kiểm soát phân bố NO3- tầng nông nước ngầm 13 5.3 Sự suy giảm NO3- hệ thống nước ngầm 14 VI Kết luận 15 Tóm tắt Các dạng tồn nitrate NO3- nitrit NO2- ammonium NH4+ nước ngầm cách thức biến đổi từ nguồn, vận chuyển phân bố nghiên cứu thành phố Đông Nam Á: Metro Manila, Bangkok, Jakarta Được quan trắc hệ thống thông tin địa lý kỹ thuật đồng vị kép (đối với N15 O18) cho cơng trình cống rãnh nước rò rỉ nguồn chất ô nhiễm khu vực đô thị Manila, Jakarta Ngồi ra, tính chất chất phụ thuộc vào cách sử dụng đất nông nghiệp vùng ngoại ô: Jakarta nồng độ nitrate cao Bangkok nồng độ nitrate thấp, thành phần NH4+ Sự tăng nhanh chóng theo cấp số mũ dạng NO3- N15 kéo theo giảm NO3- tỷ lệ đồng vị O/N có diễn q trình khử Những hệ thống có bề mặt thiếu khí kết hợp với cấu trúc địa tầng tự nhiên bờ hồ nhân tạo tạp chất NO 3- thông qua phản ứng khử phản ứng phản nitro hóa Kết nghiên cứu NO3- NH4+ nước ngầm Manila, Bangkok, Jakarta khơng q nhiều, nguy thấp nguồn nước ngầm mà sử dụng nhiên, tăng lượng nito việc tăng tổng sản phẩm nội địa thành phố phát triển làm gia tăng lượng nito tương lai Nên tiếp tục quan trắc quản lý nguồn nước ngầm để hạn chế tối đa việc ô nhiễm khu vực này, thông tin nên cập nhật cho quốc gia có cấu trúc địa lý văn hóa tương tự khu vực khảo sát I Giới thiệu Nước ngầm nguồn nước thiếu cho thành phố phát triển đặc biệt nơi nước không tồn sở hạ tầng dày đặc tình trạng phát triển Nguồn chất ô nhiễm chủ yếu nước ngầm NO 3-, NO2- Trên thực tế có nồng độ NO3- cao phối hợp nnhững tác nhân đẫn đầu methemoglobinemia, diện hồng cầu máu ( Fewtrell, 2004) Tiêu chuẩn chất lượng nước uống WHO EU 50 mg NO3-/l, tiêu chuẩn Nhật Mỹ 10mg N/l Thơng thường lượng ammonium nước thành phần gây nên tượng hòa tan nito vơ DIN, ko phải tác nhân gây bệnh, nồng độ NH 4+ cao có liên quan tới có mặt tạp chất từ nơng nghiệp đô thị, chẳng hạn tác nhân gây bệnh thuốc trừ sâu Hơn nữa, với trộn lẫn khơng khí nước ngầm, nồng độ NH 4+ tăng lên thơng qua phản ứng NO3- Đây điều quan trọng nghiên cứu ô nhiễm nito thành phố lớn châu Á gia tăng chất nhiễm với kết hợp thành phần nito nghi ngờ khu vực này( Nixon, 1995) 10 top 20 thành phố trung bình có gia tăng dân số từ 2006 đến 2020 tập trung thành phố lớn phía Đơng, Đơng Nam, khu vực Nam Á, có nhiều nghiên cứu trình bày nguồn, cách thức biến đổi chất nước ngầm, nghiên cứu phân loại thành dạng: nghiên cứu dạng vết chất từ nguồn điểm có liên hệ tới lưu vực nhỏ với hệ thống nước ngầm chảy ngang khảo sát nói lên xu hướng tạp chất từ nguồn lan rộng hơn, bao gồm nguồn diện khu vực với phức hợp diện tích đất sử dụng khu vực rộng lớn tầng nước ngầm Điển hình dạng nghiên cứu liên quan đến thí nghiệm chỗ sử dụng nhãn đánh dấu, nguyên tố dạng vết phân tích phương pháp đồng vị ổn định SI nguyên tố vết tự nhiên, thêm việc quan trắc tính chất hóa học theo khoảng cách mà nguồn tạo Quan trắc GIS để xem hướng tính tốn lượng N rỉ từ nguồn Ở khu vực đô thị, nguồn nito khác nguồn điểm, nguồn diện, nguồn trung gian tồn tại, thường gây khó khan việc xác định biến đổi tạp chất ô nhiễm nước ngầm để so sánh với nước ngầm tự nhiên vùng ngoại ô Việc ứng dụng phương pháp latter giúp phân loại chế biến đổi chất ô nhiễm thành phố Ở Châu Âu Bắc Mỹ sử dụng phương pháp đồng vị phóng xạ cho trường hợp N15 O18, nhiên kiến thức tích lũy nước phương tây chưa thể cung cấp hướng dẫn cho thành phố Châu Á tự nhiên, văn hóa chưa kể mơi trường sống khác Chúng giả thiết tăng nhanh siêu đô thị liên hệ với việc khơng quan tâm tới việc phát triển tình hình tài thiếu hụt dẫn tới tích lũy tình trạng nhiễm nước ngầm từ nước cống lắng đọng từ khơng khí Tuy nhiên, dòng trạng thái chất thải chưa bổ sung khảo sát khu vực Do đó, nghiên cứu này, chúng tơi kiểm tra trạng thái NO 3- NH4 hệ thống nước dùng siêu đô thị Hơn nữa, việc thành lập quan quản lý nguồn nước tương lai, cố gắng tra nguồn tạp chất việc kết hợp thành phần hóa học liệu GIS môi trường nước mặt Chúng khảo sát thành phố Đông Nam Á là: Manila, Bangkok, Jakarta Chúng đặt nơi có đặc điểm khí hậu tương đồng, khác thủy văn văn hóa II Đặc điểm khu vực 2.1 Tính chất, đặc điểm thị phía nam châu Mùa mưa mùa khơ điều tiết hệ thống gió mùa điều tạo nên đặc điểm thủy văn nơi Biểu đồ thể lượng mưa nhiệt độ hàng năm so với khu vực khác giới Các giá trị so sánh đô thị Đông Nam Á tương đồng với vài thành phố Châu Âu Bắc Mỹ Tuy nhiên, lượng mưa cao 1000 mm nhiệt độ cao 10 độ Sự tác động mạnh mẽ khí hậu đến nguồn nước uống nguồn nước dùng cho nông nghiệp, minh chứng 70 % đất ẩm giới tập trung Châu Á Khu vực khảo sát dựa khu tập trung thị, ví dụ Manila Jakarta, xung quanh khu vực Manila Jakarta, mẫu nước Bangkok quản lý thông qua đường phân nước, mở rộng phía xa khu Bangkok 2.2 Metro Manila Manila thủ đô Phillipine 15 thành phố xung quanh vịnh Manila vịnh Laguna de, phần đảo phía nam Luzon Mật độ dân số tăng lên từ 1970 tới năm 2000, nơi mà mật độ dân trung tâm Jakarta Bangkok bắt đầu giảm thời gian Vùng duyên hải bồi tụ từ 10 tới 60 m độ dày, tạo cát lương đất sét Sự phát triển ko giới hạn tầng nước ngầm lớp sét tạo thành đới sâu 60 đến 90m theo dạng Gualalupe, gồm tầng lớp nằm liên tục với từ lớp đá, đất, đá bùn, kế lớp bồi tụ, đới nước ngầm Từ vùng đất nông nghiệp tới cánh rừng vùng Metro Manila dần bị thị hóa Nước ngầm nước mặt nguồn quan trọng cho sinh hoạt công nghiệp nhu cầu sử dụng ngày tăng Tuy nhiên, khai thác nước mức làm mực nước ngầm giảm đáng kể điều dẫn tới việc xâm nhập mặn, đặc biệt vùng ven biển nhiều giếng bị bỏ hoang nước giếng nguồn cần thiết 2.3 Bangkok Đô thị Bangkok cách 25 km phía bắc Thái lan, vùng đồng sông Chao Phraya Sau luật bơm nước ngầm bị điều chỉnh năm 1985 nguồn cấp nước đô thị phụ thuộc vào sông này, sụt lún vùng khơng Diện tích lớn đất bị sụt lún quan sát thấy vào năm 2005 nhu cầu sử dụng nước ngầm vùng tăng lên Khu vực chịu ảnh hưởng thủy triều nhiều nghiên cứu địa tầng có thay đổi tầng đất với lớp cuội sỏi lớp sét hình thành tầng nước ngầm dòng ngầm phía đơng tây chảy đến Gulf Thái lan miền Nam Vì có phân chia tầng ngầm, nên có từ đến tầng nằm phía Việc khai thác nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt công nghiệp làm ảnh hưởng tới hệ thống nước ngầm Bangkok Khu vực thị hóa kéo dài dọc theo đường sơng bao quanh khu vực Tuy nhiên, vùng đất thấp trũng nơi chiếm diện tích lớn 2.4 Jakarta Là thủ Indonesia, nằm vùng đất trũng rìa phía tây Java thuộc mảng kiến tạo Ấn Độ theo mảng Âu, vùng dọi ”jobotabek” lấy chữ đứng đầu Jakarta, Bongor, Tangerang, Bekasi Jakarta vùng đồng khu vực thành thị không đồng vùng đất sử dụng trải dài phía ngồi Jakarta rìa thành phố Dòng hệ thống nước ngầm Jobotabek vùng ranh giới phía Nam có lớp Tertiary khơng thấm nước Lớp đệm tro núi lửa có khả thấm, giữ nước tốt Tertiary Lượng nước ngầm nơi nước mặt, phủ lo ngại lượng nước ngầm không đủ dùng Tuy nhiên ước tính sơ cho thấy cần có quản lý cho việc khai thác nước giếng III Phương pháp 3.1 Lấy mẫu Về mùa mưa nơi khác nên việc lấy mẫu phụ thuộc vào địa điểm Lấy mẫu bắt đầu vào mùa mưa tháng 5( Manila), t6( Bangkok), t9(Jakarta) vào năm 2006 Lấy từ 20 đến 50 mẫu khu vực nghiên cứu đặc biệt nước ngầm dùng cho sinh hoạt Lượng mẫu lấy Bangkok hầu hết giếng bị bỏ hoang nhiều năm dẫn tới suy giảm chất lượng nước nhiều nơi, lấy mẫu nước ngầm phải lấy giếng quan trắc gần giếng đào Những chỗ ko lấy phải hứng từ van rỉ nước Lấy 5-15 mẫu sông - nơi phản ánh chất lượng sử dụng nguồn bổ cập vào nước ngầm Mẫu nước giếng thu cách dùng gàu bơm lên giếng thường lấy thùng múc lên giếng đào Có mẫu nước lấy lên phải lọc qua giấy lọc cellulose 0.45 µM Những mẫu phân tích thành phần dinh dưỡng đồng vị phải làm đơng phân tích mẫu phân tích ion bảo quan lạnh 3.2 Phương pháp phân tích Các anion: NO3-, Cl-, SO42- cation Na+, K+, Mg2+, Ca2+ phân tích sắc kí ion( ICS90, Dionex, Sunnyvale, CS, USA) Dùng phương pháp chuẩn độ : HCO3Phương pháp so màu: NO3-, NH4+, NO2Phương pháp denitrifier: phân tích đồng vị N15, O18, (NO2 NO3-) Hỗn hợp (NO2 NO3-) chuyển N2O hoạt động vi sinh vật, N 2O q trình lấy mẫu thơng qua thao tác Trong phân tích dùng khí mang sắc ký, dùng sắc ký khí sắc ký khối phổ Tỷ lệ N15/N14 O18/O16 có mối liên hệ với thành phần có khơng khí 3.3 Dữ liệu Nồng độ DIN hình thành chúng tầng nông phù hợp với liệu phần đất sử dụng bề mặt có thay đổi theo điều kiện q trình vận chuyển Bởi có khác địa chất nên có tác nhân khác tác động tới DIN hình thành chúng phần đất dùng Để hiểu cách thức chuyển thành trạng thái DIN nước ngầm, cách phân tích thành phần cố định mang theo (NO2-+ NO3-), NH4+ dùng phần mềm Stacel ver.2 (OMSPublishing, Saitama, Japan) Tại địa điểm, khác giữa(NO 2-+ NO3-)/ NH4+ so sánh dựa kiểm tra việc sử dụng đất cấu trúc địa chất Trong lấy mẫu không để lộn xộn mà phân chia thành mẫu lấy để kiểm tra cách sử dụng đât mẫu qn sát mặt địa chất Phải có tính đồng liệu mẫu để tránh phân tích lộn xộn IV Kết phân tích 4.1 Đồ thị Đồ thị cho thấy chất lượng nước biến đổi theo nồng độ( mEq/L) thành phần hóa học Mặc dù đặc điểm nước mặt thành phố tương tự nhau, tính chất nước ngầm phụ thuộc vào địa phương Tại Manila Jakarta 50-60% nước ngầm tầng nông tồn dạng Ca(HCO3)2 Mặt khác, 40% nước ngầm tầng nông Jakarta đặc biệt vùng đất khơ vùng núi lửa tồn dạng CaSO4, CaCl2 Ca2+, Cl-, SO42- Nước ngầm tầng nơng gần biển chứa NaSO4, NaCl Vì nước bị xâm nhập mặn thông qua việc khai thác nước ngầm Tại Bangkok, vài mẫu nước lấy tầng ngầm sâu khoảng 100- 250m phân tích trên, chí tìm thấy có tượng xâm nhập mặn nơi cách xa bờ biển 50km Vì khu vực có lớp trầm tích hình thành từ biển, giải phóng từ lớp sét nên làm tăng lượng Cl- nước Ngoài ra, 80% mẫu thu tầng nước sâu Manila Jakarta cho thấy diện NaHCO 3, với việc nhận thấy có Ca2+ HCO3trong nước tầng sâu, ion Na+ trầm tích giải phóng thay Ca 2+ làm tăng Na+ nước lên 4.2 Tính chất dinh dưỡng hệ thống nước Bảng thể tính chất chất dinh dưỡng quan sát hệ thống nước thành phố [ NO3-] cho thấy nitrate hình thành từ NO 3-+ NO2-và NO2-là thành phần thường thấy mẫu nước đem so sánh với NO 3- NH4+ Hơn [NO3-]/[NH4+ ]cao hay thấp tìm thấy khu vực nghiên cứu, hoạt động người gây nên Kết cho thấy phân bố nồng độ hợp chất nito hệ thống nước có khác lượng khu vực Tuy nhiên liệu cho biết thêm tính chất DIN nước ngầm Jakarta cao so với thành phố lại chủ yếu dựa phân bố NO3-, DIN sông Manila dựa phân bố NH4+ Trung bình nồng độ NO3- mẫu nước tầng nơng vào khoảng 240, 126, 32 µM Jakarta, Manila, Bangkok Trong NH4+ thấy nhiều Bangkok, tầng nước sâu, NH4+ = thành phần nghiên cứu này, [ NO3-] 5µM Hầu hết DIN suối dạng NH 4+ Manila NO3- Bangkkok Jakarta Các tạp chất dinh dưỡng tìm thấy mẫu nước Manila, đem so với nồng độ 30-40 µM NO3- Bangkok Jakarta 4.3 Tính chất chất dinh dưỡng tầng nước nông Mỗi khu vực có tồn dạng DIN nồng độ tầng nước nơng khác Hình Nước đầu nguồn Bangkok, NH 4+ chiếm ưu vùng đất thành thị nông nghiệp, bảng Cũng vậy, [NO3-] thấy cao so với [NH 4+]cả nơi đô thị nông thôn Mặt khác NH4+ Bangkok NO3- Jakarta so với nơi có cấu trúc địa chất tương tự việc so sánh thực không rõ ràng nhân tố ( đất sử dụng, địa chất, tính chất DIN) Jakarta nhận thấy rõ NO 3- NH4+, NO3thì tháy nơi có núi lửa vùng đất khơ, NH4+ thấy khu vực thành thị 4.4 Sự phân bố đồng vị N15 O18 nitrate Tính chất dạng đồng vị thể bảng hình với vị trí mẫu nhiều đồng vị N15 mẫu nước ngầm Manila( 35.8%0), Jakarta 34.5, thấp Bangkok 17.6 tương tự vậy, điều có nghĩa đồng vị N15 tầng nước sâu trung bình 10-20 %0 thâp tầng nước nơng khu vực So sánh với mẫu, mẫu nước ngầm có nồng độ nhỏ nước sơng Nitrate có đồng vị O18 xếp hạng từ -19 tới 18 % mẫu nước mặt nước ngầm có kết cao nước mưa O18 có giá trị tăng lên với N15 mẫu nước thu manila Jakarta điều ko thấy Bangkok, đồng vị N15 O18 mẫu nước tầng nông phù hợp với đường chuẩn Jakarta (y=0.47x−0.69,r2=0.65) Metro Manila [y=0.55x−3.95, r2=0.95] V Thảo luận Nghiên cứu trước nồng độ nitơ nước ngầm khu vực đô thị tương đương chí cao so với khu vực nông thôn tương ứng Các [ DIN ] thành phố Đơng Nam Á nói chung thấp so với thành phố khu vực Nam Á (Ấn Độ) Châu Phi, cao chút so với giá trị Long Island , New York (xem xét Wakida Lerner , 2005) Giếng khảo sát , lấy ba mẫu nước tầng nước ngầm nông ( M16, M17, J30 ) có 700 µM NO3-, NO3-gần chấp nhận tương đương với mức tiêu chuẩn chất lượng nước uống thiết lập số quốc gia phát triển Ngay tất NH 4+ có tiềm oxy hóa thành NO3-, có ba mẫu nước ngầm sâu có 700 mM NH 4+ (J36, J41 B91) Vì vậy, nay, ô nhiễm NO3- nước ngầm xuất không mối đe dọa cho sức khỏe người nơi nghiên cứu Tuy nhiên nghiên cứu chúng tơi, cần thiết để hiểu rõ chế kiểm sốt phân bố khơng gian chất dinh dưỡng nồng độ để ngăn chặn gia tăng ô nhiễm chất dinh dưỡng với phát triển thành phố lớn 5.1 Các yếu tố kiểm soát phân bố NH4+ tầng nơng nước ngầm Nói chung, NH4+ phát tán vào hệ thống nước ngầm qua bãi rác bể tự hoại nhà máy xử lý nước thải khác tạo qua phân hủy kỵ khí hữu (Böhlke et al, 2006) Ngược lại, NH4+ lấy hệ thống mặt đất thực vật, vi khuẩn chuyển đổi (ví dụ, q trình oxy hóa amoni kỵ khí, nitrifi hóa), phản ứng vật lý (ví dụ, hấp thụ vào khống sản amoniac bay hơi) Quan sát khu vực đô thị kết hợp với vùng trồng lúa bãi triều cũ lẫn với vùng ngặp (cấu trúc địa chất) Ví dụ, Jakarta, nơi có NO 3- cao hơn, NH4+ NO3- tăng khu thị bãi triều (bảng 2, hình 7) Hơn nữa, NO 3-/ NH4+ Bangkok thấp so với vùng đất Jakarta ảnh hưởng cấu trúc địa chất Jakarta cao Bangkok Trong khu vực thành phố, thiệt hại rò rỉ từ nước thải ống nước thải yếu tố có khả bổ sung làm ô nhiễm nước ngầm (Lerner, 2002; Wak IDA Lerner, 2005) Tỷ lệ rò rỉ ước tính (khối lượng rò rỉ với khối lượng nước cung cấp phần trăm) rò rỉ vào lòng đất (khối lượng rò rỉ hàng năm cho khu vực) 35% 480 mm/năm, 36% 167 mm/năm 46% 250 mm/năm Bangkok, Metro Manila Jakarta, tương ứng (Yasuhara, 1998) Khối lượng đóng góp lượng đáng kể vào nước ngầm thành phố lớn, nước mưa thâm nhập bị hạn chế mặt đất trải nhựa tỷ lệ bốc cao, đặc biệt mùa khô Ngược lại, tỷ lệ rò rỉ nước thải khơng rõ ràng cho ba thành phố Tuy nhiên, tỷ lệ phù hợp với tình trạng cho đường ống nước, điều kiện gây rò rỉ tương tự cho hai mạng: cắt sụt lún động đất suy thối qua thời gian Do đó, lượng lớn NH 4+ nitơ hữu có nước thải chí phần nhỏ NO3-trong nước cấp (tức từ 30 đến 40 µM Bangkok Jakarta) đóng góp lượng đáng kể N vào nước ngầm bên thành phố Tương tự vậy, thủ đô Tokyo (mật độ dân số khoảng 4750/km diện tích 6993 km2), NH4+ quan sát vùng đồng phù sa thấp (lên đến 1800 µM) tương ứng với khu vực mà ống cống xuống cấp(Kuroda et al., 2006) Mặt khác, đất sét trầm tích biển có độ xốp thấp sở để đô thị vùng đồng mặt đất trãi nhựa đường làm tăng tình trạng thiếu ơxy so với khu vực khơ quạt núi lửa Vì vậy, NH 4+ thành phần chủ yếu vùng đô thị đất thấp mát xảy NO 3-thơng qua q trình khử nitơ trì nhiều NH 4+ mà khơng bị oxy hóa thành NO3- Hơn nữa, đường dị hóa giảm nitrat để tạo amoni (DNRA) nguồn tiềm NH4+ nước ngầm, biết q trình thực xảy dòng chảy nước ngầm nguồn nước ngầm Ngoài việc giảm NO 3- đến N2 thơng qua q trình hơ hấp khử nitơ pyrite (FeS 2) theo định hướng trình khử nitơ (Pauwels et al., 2000), NO3-có thể giảm xuống NH 4+ thơng qua q trình oxy hóa giảm sulfide tự (H2S, S2-), đồng thời ức chế q trình hơ hấp khử nitơ (xem xét Burgin Hamilton, 2007) Những sulfua tự dồi trầm tích - tạo từ biển hydrogen sulfide (H2S) có nguồn gốc từ việc giảm vi khuẩn nước biển sulfat (SO42-) với nhiều chất hữu (cho nhận điện tử) đáy biển thiếu ôxy, kết tủa hình thức FeS2 thơng qua phản ứng với khoáng chất ion (Berner Raiswell, 1983) Vì vậy, số NH4+ nước ngầm bãi triều cũ giải thích DNRA 5.2 Các yếu tố kiểm soát phân bố NO3- tầng nông nước ngầm NO3- vào hệ thống ngầm thông qua số đường: trực tiếp thông qua oxit nitơ mưa, ngấm từ phân bón nitơ, bổ sung qua nước sơng bị nhiễm NO3-, chuyển đổi vi khuẩn từ NH4+ thông qua trình nitrat hóa điều kiện thiếu oxi, đặc biệt khu vực thành phố, khu công nghiệp mạng lưới thoát nước Tương tự NH 4+, NO3cũng bị từ hệ thống bên bề mặt thông qua hấp thu thực vật chuyển đổi vi sinh vật (ví dụ, tự dưỡng dị dưỡng khử nitơ), khơng phải chất loại bỏ mà hấp thụ vào thân Bởi hai δ15N δ18O khả NO 3- nguồn đề cập có phạm vi cụ thể giá trị theo quy trình tổng hợp NO3-, việc sử dụng chất đồng vị giúp xác định nguồn gốc NO3- ô nhiễm nước ( Kendall, 1998) Ví dụ, phạm vi quan sát δ15N δ18O báo cáo nước mưa NO 3- (5 đến 10‰ 18 đến 70‰, tương ứng), phân bón NO3- (5 đến 8‰, 15 đến 25‰), q trình nitrat hóa NH 4+ phân bón (8 đến 5‰, đến 15‰), nitơ đất (3 đến 8‰, đến 15‰), có nguồn gốc từ phân nước thải NO3- (0 đến 25 ‰, đến 15‰) (Kendall, 1998; Singleton cộng sự, 2007.) Trong nghiên cứu này, δ15N nguồn nitơ tiềm endmember tương ứng không phân tích trực tiếp Tuy nhiên, giá trị δ15N "nguồn nước ngầm bị nhiễm nhất" coi gần với giá trị ban đầu nguồn nhiễm, độc lập sau pha trộn khử nitơ (ví dụ, Widory cộng sự, 2005.) Mặt khác, sông thường nhận lượng lớn nước thải thô xử lý bùn ướt khơ thơng qua hệ thống nước, hào tưới trực tiếp Sự thay đổi nhỏ giá trị δ15N δ18O nước sông quan sát nghiên cứu thời gian lưu lại ngắn, giảm thiểu tác động việc sử dụng tích cực thực vật phù du vi sinh vật phân đoạn đồng vị Do đó, đồng vị ổn định (SI) dấu hiệu cho nước sơng có NO 3- số hữu ích việc tìm kiếm dấu hiệu SI nguồn nitơ ban đầu Như vậy, phạm vi bao gồm giá trị δ15N "nguồn nước ngầm bị ô nhiễm nhất" tất nước sông minh họa sơ đồ cho thấy mối quan hệ [NO 3-] giá trị δ15N (Hình 9), δ15N nitrat -δ18O sơ đồ (Hình 8) Phạm vi dự kiến giá trị δ15N δ18O tương ứng NO3- nguồn ban đầu 3,0 đến 8,6‰ 4,0 đến 4,0 ‰ Bangkok, 6,0 đến 20,5‰ 5,1 đến 7,8‰ Metro Manila, 6,9 đến 18,2‰ 5,9 đến 8,4‰ Jakarta Các giá trị dự kiến cho thấy đóng góp NO3- nước thải có nguồn gốc từ nitơ Metro Manila Jakarta cao Bangkok Điều đồng tình với khoảng khấu trừ chúng tơi mà rò rỉ từ hệ thống cống rãnh nguồn NH 4+ sau chuyển đổi thành NO 3- Ngược lại, cao dự kiến NH4+ thông qua rò rỉ Bangkok khơng chuyển đổi thành NO3- có lẽ điều kiện thiếu ơxy mạnh mẽ với sulfua tự dồi Phân tích δ15N NH4+ sáng tỏ số giả thuyết (Böhlke et al., 2006) Ở Indonesia, khu vực nông nghiệp hữu quản lý (tức là, ứng dụng phân bón) chiếm 0,09% diện tích năm 2003 (Takada et al, 2004) Hồi giáo học thuyết (pers Dawn Lubis com.) Vì vậy, phân bón tổng hợp yếu tố quan trọng giải thích [NO3-] cao đáng kể quan sát nước ngầm nước sông xung quanh khu vực sân khô quạt núi lửa Mặc dù δ1N δ18O dấu hiệu đặc trưng cho phân bón NO 3- khơng nhìn thấy nước ngầm tầng nơng, làm giàu Cl -và SO42- (Hình 5c) có khả hỗ trợ cho giả thuyết này, báo cáo Cl - thường tăng lên với NO3- bón phân (Böhlke Denver năm 1995; Karr cộng sự, 2001) Ngoài ra, gia tăng hợp chất nitơ khí hoạt động người Đơng Nam Á nguồn NO3-tiềm cho nước bề mặt sau cho nước ngầm khu vực siêu đô thị (Boring cộng sự, 1988; Streets cộng sự, 2001, 2003) Tuy nhiên, khơng có mẫu nước thu thập nghiên cứu cho thấy giá trị δ18O rõ ràng cao hơn, đặc tính cụ thể khí NO3- (ví dụ, 49,6 ‰ cho lượng mưa; M15) (Hình 8) Sự đóng góp lắng đọng ướt khơ để NO3-lắng đọng nước mặt nước bề mặt tăng mùa mưa sau mùa mưa (Campbell et al., 2002) 5.3 Sự suy giảm NO3- hệ thống nước ngầm Mặc dù mật độ dân số củacác thành phố lớn Đông Nam Á cao, chất dinh dưỡng quan sát thấy nguồn nước ngầm nước sơng nhiễm so với thành phố lớn Châu Á Seoul, Hàn Quốc, Tokyo, Nhật Bản (Lee cộng sự, 2003; Kuroda et al., 2006 Một lý bình quân tiêu thụ đầu người phân bón ứng dụng cho đơn vị diện tích đất nơng nghiệp, nói chung tương quan với bình quân đầu người GDP, ba thành phố lớn Đông Nam Á nhỏ so với nước Đơng Á (Hình 10) (Shindo et al., 2003, 2006) Từ quan điểm suy giảm NO 3- hệ thống nước, hoạt động vi sinh vật (ví dụ, khử nitơ) kết hợp với lượng nước khác có chứa chất dinh dưỡng thấp có lợi để xem xét đặc trưng cụ thể cho thành phố Sử dụng kết hợp δ15N δ18O NO3- (một phương pháp tiếp cận đồng vị kép) cung cấp thông tin xuất trình khử nitơ tầng ngậm nước hai đồng vị nặng (15N 18O) phản ứng chậm trình khử enzyme trung gian, dẫn đến gia tăng đồng vị nặng NO 3- trình khử nitơ Quan sát δ18O/δ15N hệ thống nước ngầm Metro Manila (0.54, Hình.8a) Jakarta (0.47, hình 8c.) gần với giá trị lý thuyết (0.51) dự kiến trình khử nitơ (Chen MacQuarrie, 2005) nằm phạm vi giá trị báo cáo nghiên cứu lĩnh vực khác (xem xét Kendall, 1998; Chen MacQuarrie năm 2005; Singleton cộng al., 2007) Vì vậy, trình khử nitơ dường xảy khắp nơi Manila Jakarta, Bangkok khơng triệt tiêu NO 3- Vì tỷ lệ khử phụ thuộc vào nhiệt độ chất hữu (Volokita et al., 1996) q trình khử nitơ xảy tích cực thành phố nằm vùng nhiệt đới Hơn nữa, gia tăng NO δ15N theo cấp số nhân tương ứng với giảm [NO3-] (nói cách khác, gia tăng NO3 - δ15N tuyến tính tương ứng với mức giảm logarit [NO3-]) dọc theo dòng chảy nước ngầm chứng giảm nitrat trình khử nitơ (xem xét Kendall, 1998; Pauwels cộng sự, 2000; Widory cộng sự, 2004, 2005; Singleton cộng sự, 2007) Trong thành phố lớn nghiên cứu này, mức áp lực nước không tuân theo bề mặt địa hình phức tạp, hạ thấp cục bơm, thứ hai cấu trúc ngầm hoạt động đứt gãy ngắt kết nối dòng chảy nước ngầm (DGWRD Báo cáo năm 1994; CEST báo cáo năm 2004; Phiênwej cộng sự, 2006) Vì vậy, khó để phân biệt tác dụng cụ thể phân đoạn đồng vị chỗ (ε) NO 3- giá trị δ15N từ thay đổi [NO 3-] giá trị δ15N dọc theo dòng nước ngầm Trên sơ đồ cho thấy mối quan hệ [NO 3-] δ15N tương ứng (Hình 9), thay đổi mặt lý thuyết δ15N hoạt động khử NO 3- sau lại với phân đoạn đồng vị (ε = -3.0) tạm thời vẽ với đường chấm chấm Do đó, số mối quan hệ NO3- δ15N [NO3-] cho hai ba vị trí liền kề dường nằm đường (ví dụ, M16-M17-M18, J30-J20, J23-J28, J27-J29, J13-J39-J21, J13 J57J40), gợi ý họ có nguồn N tương tự với δ15N tải lượng N, trải qua trình khử nitơ mức độ khác Các dòng chảy rò rỉ đáng kể từ việc cung cấp nước, có lượng [NO 3-] thấp nước ngầm, pha lỗng nước bị ô nhiễm (Wakida Lerner, 2005) Hơn nữa, theo dòng chảy pha trộn nước nơng giàu NO3- nước sâu NO3- giảm [NO3-] (Kendall, 1998; Widory cộng sự, 2004.) Các đường hyperbol màu vẽ δ15N-[ NO 3-] sơ đồ (hình 9) cho thấy dòng chảy pha trộn nước ngầm có [NO 3-] cao nước rò rỉ có [NO3-] thấp nước ngầm sâu Liên quan đến giá trị δ15N quan sát khu vực khô ngoại thành (phân loại I, hình 9c), hợp lý để giải thích giá trị họ kết trình khử nitơ NO3- ban đầu có giá trị δ15N thấp tìm tồn nguồn N, phân bón N, thường có giá trị δ15N thấp (- ‰ đến + ‰) Ngược lại, giá trị quan sát khu vực đô thị (phân loại II, hình 9c) giải thích kết pha trộn nước có nguồn gốc từ nước thải (phân loại III, hình 9c) nước rò rỉ Các điều tra tiếp tục kết hợp tiêu độc lập khác để làm rõ nguồn gốc N trình vận chuyển N VI Kết luận Các điều tra kết hợp giám sát chất dinh dưỡng khu vực rộng dựa GIS phân tích nitrat δ15N δ18O có chất thải người bị rò rỉ qua khe hở hệ thống nước nguồn chất gây ô nhiễm dinh dưỡng đô thị Metro Manila Jakarta Ngồi ra, đất nơng nghiệp khu vực ngoại ô thủ đô Jakarta (khu vực khô) Bangkok (khu vực lúa) gây khác biệt rõ rệt NO 3- hệ thống dòng chảy mặt thiếu ơxy kết hợp với cấu trúc địa chất (ví dụ đồng thủy triều cũ Bangkok) lớp bề mặt có chức đệm cho nhiễm bẩn NO3- hoạt động khử nitơ nitrat hóa Do đó, chất nhiễm NO3- NH4+ nước ngầm quan sát thấy thành phố lớn phát triển Đông Nam Á không vượt nồng độ tối đa cho phép người, nồng độ vượt mức tự nhiên Tuy nhiên, gia tăng tải lượng N với gia tăng GDP bình quân đầu người thành phố phát triển có khả gây mối đe dọa tương lai gần Chúng ta cần phải tiến hành giám sát liên tục quản lý đây, xem xét ảnh hưởng khác biệt văn hóa (ví dụ, mức tiêu thụ sản phẩm động vật Indonesia thấp) đến ô nhiễm đạm hệ thống nước Việc chia sẻ nghiên cứu kinh nghiệm lĩnh vực đóng góp vào phát triển bền vững nước phát triển, giảm thiểu rủi ro môi trường đến sức khỏe  ... khu vực khảo sát I Giới thiệu Nước ngầm nguồn nước thiếu cho thành phố phát triển đặc biệt nơi nước không tồn sở hạ tầng dày đặc tình trạng phát triển Nguồn chất ô nhiễm chủ yếu nước ngầm NO 3-,... 5.3 Sự suy giảm NO3- hệ thống nước ngầm Mặc dù mật độ dân số củacác thành phố lớn Đông Nam Á cao, chất dinh dưỡng quan sát thấy nguồn nước ngầm nước sơng ô nhiễm so với thành phố lớn Châu Á Seoul,... dưỡng với phát triển thành phố lớn 5.1 Các yếu tố kiểm soát phân bố NH4+ tầng nơng nước ngầm Nói chung, NH4+ phát tán vào hệ thống nước ngầm qua bãi rác bể tự hoại nhà máy xử lý nước thải khác tạo