Đặc điểm địa hóa môi trường, địa hóa môi trường khí, địa hóa môi trường nước, địa hóa môi trường và phong hóa, địa hóa môi trường đất, địa hóa môi trường trầm tích, yếu tố chính ảnh hưởng đến sự di chuyển của các nguyên tố trong môi trường tự nhiên, độ hòa tan của hợp chất... Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo bài viết.
394 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHẦT Địa hóa mơi trường Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Thị Hoàng Hà, Trần Đăng Quy Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG HN) Giới thiệu Địa hóa m trường (ĐHMT) phát triển thành m ột lĩnh vực khoa học độc lập từ n hữ n g năm 1970 nghiên cứu liên quan tới Đ H M T thực từ năm 1760 Các công trình tảng ĐHM T n ghiên cứu v ề sinh quyển, Địa hóa cảnh quan, Đ ịa hóa biểu sinh, Đ ịa hóa sinh thái, Địa hóa m trường sứ c khỏe V n hừng năm đầu th ế kỷ 21, Đ H M T phát triển theo hướng n hư Địa hóa kỹ thuật, Địa hóa chất nhiễm , Địa hóa y học, Địa hóa sinh thái, Đ ịa hóa n ơng nghiệp, Đ ịa hóa tai biến, Đ ịa hóa C ơng trình, Địa hóa m trường khu vực H iện nay, h ướng nghiên cứu m ới v ề ĐHM T m rộng sang quản lý công nghệ xử lý m ôi trường, Đ ịa hóa m trường sức khỏe, sử d ụn g đ n g vị n ghiên cứu chu trình dinh d ởng n gu ồn gốc châ't ô nhiễm , biến đổi khí hậu (phục hổi lại điều kiện cổ khí hậu cố m ôi trường), v.v Ở Việt N am , việc nghiên cứu Đ H M T tiến hành từ năm 1990, tập trung vào hành vi địa hóa m ộ t SỐ n g u y ê n tố tro n g m ô i trư n g nư c, trầ m tíc h vũ n g vịnh, biển n ơng ven bờ, nước ngầm N goài ra, m ột SỐ h ướng nghiên cứu ứ ng d ụ n g ĐH M T triển khai như: 1) A nh h ởng m ôi trường địa hóa đến sứ c khỏe mà cụ th ể nghiên cứu địa hóa Iod n gu yên tố vi lư ợng khác bệnh rối loạn thiếu hụt iod Tây Bắc, vù n g đ ồn g Bắc Bộ hải đảo M iền Bắc, bệnh nhiễm đ ộc A s vù ng khống hóa Tây Bắc, flour nước khu vực N in h Hòa; 2) Sử d ụ n g đ vị xác định n gu ổn gốc vật châ't hửu trầm tích khơi phục m trường lắng đ ọng trầm tích hệ sinh thái rừng ngập m ặn Tiên Yên, cửa Ba Lạt, cửa sôn g Cửu Long, Cà Mau; 3) Sừ d ụ n g thực vật xử lý ô nhiễm kim loại nặng, v.v Hầu hết định nghĩa v ề Đ H M T đểu đ ể cập đ ến m ối quan hệ tương tác n gu yên tố hóa h ọc th ế địa chất b ể m ặt với m ôi trường sống, đ ó có người ĐHM T n ghiên cứu thành phẩn hóa học đá, đất, nước, khí sinh vật gần bể mặt Trái Đất, phản ứng hóa học xảy m trường tự nhiên, chế, n gu yên nhân yếu tố ảnh hư ởng tới d u y trì trạng thái ốn định hóa học, tập trung hợp chất chủ yếu m ôi trường sống, tác đ ộn g m trường hóa học người ĐH M T nghiên cứu chất ô nhiễm vơ cơ, hửu cơ, q trình định tới m ức độ linh đ ộ n g tác đ ộng sinh học chúng m ôi trường cạn nước Đ ối tượng ĐHM T hành vi n gu yên tố hóa học (sự phân bố, dạng tổn tại, di ch u y ển , tập m ôi trường số n g , m ặt Trái Đ ât n g u y ên tố chât trung, phân tán, n g u n gốc) trong trình thành tạo b ể m ố i quan h ệ giữ a hành v i lư ợ n g m ôi trư ờng sốn g Đ H M T có n h iệm v ụ n g h iên u lịch sử h ành vi n g u y ê n t ố h óa h ọ c m ôi trường, tron g th ể địa chất trình tự n hiên, nhân sin h có ảnh h n g đ ến n g i sin h vật N ó i cách khác, ĐHM T n g h iên u chất địa hóa m trường sốn g với nội d u n g cụ thê như: 1) N g h iên cửu đặc điểm hóa - lý, sinh địa h óa h ọ p phần m trường, thành phần hóa học, d n g tồn tại, lịch sử, hành vi, n gu ồn g ố c n g u y ên tố m ôi trường số n g q trình địa hóa xảy m ôi trường sống đó; 2) N g h iên cứu q uy luật phân bố, tập trung, phân tán n g u y ên tố h óa h ọc hợp phẩn môi trường sống; xác đ ịn h m ứ c độ độc hại, ảnh h n g đ ộc tố n g u y ên tố có ích đ ối với sinh người; quan hệ giữ a tích lũy, d ạng tồn n g u y ên tố có ích, có hại th ế n gư ời đặc đ iểm địa h óa m trường tự nhiên với bệnh tật sứ c k hỏe người, đ ể xuất p hư ơn g h ớng p hòng b ệnh biện pháp n âng cao sức khỏe cộng đổng; 3) N g h iên u n gu ồn g ố c chất địa hóa n hiễm m i trường, xác lập sở khoa h ọc địa hóa giải pháp sử d ụn g hợp lý tài nguyên, sử d ụn g cải tạo đ ấ t, n âng cao n ăng suât trổng bảo v ệ m ôi trường; 4) Xây d ự n g sờ khoa h ọc địa hóa n g h iên cứu biến đổi khí hậu, v v Đặc điểm địa hóa mơi trường Địa hóa mơi trường khí Khí q u y ến Trái Đâ't đ ợ c p hân làm tầng đ lưu, b ình lư u , trung lu n n h iệt lưu (nhiệt lưu nằm trực tiếp tầng trung lư u d ới ngoại q uyển, đ ây b ứ c xạ tia cực tím g â y ion hóa) Tầng đ ố i lư u có k hối lư ợ n g ch iếm k hoản g 90%, độ cao từ m ặt đâ't đ ến lOkm cự c 16km xích đạo Trong khí q u y ển có p hân tử khí, hợp chất hóa học, hạt bụi, ion, g ố c hóa h ọc tự do, vi sin h vật, v v T hành p h ẩ n k hôn g khí khơ lớp sát mặt đất k h ôn g bị ô n h iễm n hư sau: N (78,08%), O (20,95%), A r (0,93%) khí khác (CƠ , N e, He, C H 4, Kr, H , v v ) [Bảng 1] Khí q u y ên đ ó n g vai trò q uan trọng, q uyết định tổn phát triển sin h giới, cu n g câp O CO 2, có tầng O bảo v ệ sinh vật khỏi tác đ ộn g tia cực tím , lớ p đ ệm cân nhiệt, lớp điều hòa nhiệt độ, m trư ờng d i cư tổn n hiều sinh vật, Đ ỊA CHẤT M Ô I TR Ư Ờ N G đặc biệt vi sinh vật N g ợ c lại, sin h giớ i trực tiếp làm biến đ ổi thành p hẩn khí q u yển tạo cân khí q u yến , hoạt đ ộ n g nhân sinh lại phá h ủ y cân b ằng Khí q u yến lại cũ n g môi trường di ch u yến thuặn lợi râ't n h iều n gu yên tố hợp chất hóa h ọc (Ơ 2, H 2, N 2, C Ơ 2, v v ) N goài ra, khí quyến tư n g tác làm biến đ ồi m ạnh địa quyến khác n hư trao đ ổi vật chât n ăng lư ợng với thạch quyển, thủ y q u yến sinh q u yển v ì chênh lệch lớn v ề th ế n ăng hóa h ọc m ứ c n ăn g lư ợn g địa q u yến D o tư n g tác mà thành phần địa quyến biến đ ổi nhanh m ạnh, Ơ khí q u yển oxy h óa n g u y ên tố đa h óa trị đá thúc đẩy trình phá h ủ y đá, k hốn g vật Các kim loại có thê bị kết tủa bời su lfu r h yd ro (H 2S) khí quyến C O khí q u y ến làm kết tủa m ột s ố hợp châ't ZnCƠ3 (sm ith son it), PbCCh (cerussit), thúc đ ẩy q trình hòa tan silic d ạn g silicat, làm cho thành phần trầm tích đá thay đổi Bảng Thành phần (% thể tích) khơng khí khơa (VVedepohl, 1974) Khi Thể tích (%) n2 78,08 o2 20,95 Ar 0,93 CO 0,033 Ne 0,0018 He ,00052 CH4 0,00015 Kr 0,00011 h2 ,00005 aCác khí quan trọng khác: Xe, N20 , NO, N H 3, H2S, SO 2, CO, 3, C Ò IF3 CCI2F2 chiếm < 0,0001% Ô nhiễm k h ơn g khí thay đ ố i tính chất, thành phần k h ơn g khí vi phạm tiêu chuẩn m trường khí, có ảnh h n g xâu tới sin h vật n gư i T h eo Tô ch ứ c Y t ế T h ế giới, n n g đ ộ tối đa ch o phép chất đ ộ c k h ôn g khí đ ợ c tính th eo thời gian C ó râ't n h iều chất gây n hiễm khơng khí, đáng ý nhât c o , SOx, NOx, bụi, hydrocarbur, hóa châ't b ảo v ệ thực vật, chất q uan g hóa, ch lorlu orocarb on (CFC), freon, chất p h ón g xạ, v v Phẩn n h ỏ châ't g â y ô n h iễm k h ơn g khí có n g u n g ốc tự n h iên n h su lfur oxid (SOx), bụi từ h oạt đ ộn g núi lửa, khí carbon oxid (CO, CCh), n itro oxid (NOx) bụi d o cháy rừng tự n hiên, bụi từ đâ't, hạt m u ố i từ biến, khí m ethan từ xác thực vật bị p h ân hủy, p hấn hoa T u y n hiên, phẩn lớn chất g â y nhiêm k h ơn g khí có n g u n g ố c nhân tạo thông qua đ n g b ốc hơi, cọ xát đ ốt cháy Trong đó, đốt ch áy đ n g q uan trọng tạo khí độc bụi N h iên liệu h ydrocarb on th n g có lẫn tạp chất lưu h u ỳ n h v ô h ữ u cơ, N , Cl, k hốn g vật tron g q trình ch áy sê thải C O (nếu ch áy hết); c o hydrocarb on (nếu cháy khơng hết); khí SƠ 2, SƠ3 (trư ờng hợp n h iên liệu có S), 395 bụi Pb, Hg, khí N O N O N h ữ n g hoạt đ ộn g gây ô nhiêm khí giao thông vận tải, xâv dựng, công nghiệp, sinh hoạt, Việt N am , không khí bị nhiêm chủ y ếu d o hoạt đ ộ n g giao thông vận tải v ù n g đ ô thị sản xuât n ôn g nghiệp, sản xuất làng n g h ề vù ng n ôn g thôn Theo Tống cục M ôi trường (2009), phạm vi tồn quốc, ước tính hoạt đ ộn g giao thơng đ ó n g góp gần 85% lượng khí CO; 95% lư ợng hợp chất hữu d ễ bay (VOCs); hoạt đ ộng công n ghiệp n gu ồn đ ón g góp khí SO ; giao thông sản xuất công nghiệp n guồn đ ón g góp khí N O Giao thông vận tải n guồn phát thải gây nhiễm m trường khí khu đô thị, đặc biệt CO, VOCs N O Hoạt đ ộn g xây dự ng co sở hạ tầng n guồn phát thải bụi gây nhiễm khơng khí khu vự c đô thị; hoạt đ ộn g sản xuất xi m ăng, vật liệu xây dựng, khai khoáng n guồn phát sinh bụi lơ lử ng (TSP), bụi PM 10 khu vực Thái N g u y ên , Q uảng N inh Hoạt đ ộn g lu yện kim tạo lư ợn g khí c o râ't lớn, nhà m áy nhiệt điện n guồn đ ón g góp khí thải N O SO ; hoạt đ ộn g sản xuất nơng nghiệp thường phát sinh khí C H 4/ H 2S N hìn chung, chất lư ợng m trường khơng khí Việt N am bị su y giảm , đặc biệt khu đ ô thị lớn vù n g khai thác c h ế biến khoáng sản Kết quan trắc m ạng lưới quan trắc m ôi trường quốc gia năm 2010 cho thấy n ồng độ bụi PM 10 Hà N ội, Đà N ằng, Tp H ổ Chí Minh, tống bụi lơ lửng (TSP) khơng khí xung quanh s ố thị lớn vư ợt ngư ỡng cho p hép Q C V N 05:2009/BTNMT, đặc biệt tuyến đư ờng giao thơng thị lớn Các khu vự c sản xuất côn g n ghiệp tập trung khắp nước có tiêu tống bụi lơ lửng (TSP) nhiều năm vượt n g n g cho phép Khí N O có xu h ớng tập trung cao gây ô nhiễm trục đ ờng giao thơng thị v ì chúng có n guồn gốc chủ yếu từ hoạt đ ộ n g giao thơng Tương tự vậy, khí c o có n g u n gốc chủ y ếu từ hoạt đ ộn g giao thông, hàm lư ợn g CO khu vự c đô thị phía nam vượt giớ i hạn, thị phía bắc xấp xi giới hạn quy chuẩn N n g đ ộ Pb, n ồng độ benzen trục đ n g giao thơng đ thị đểu vượt n g n g n ộng độ khí đ ộc hại toluen, xylen nằm n gư ỡng cho phép Đ ịa hóa mơi trường nước (thủy quyển) Thủy quyến toàn nước tự nhiên gổm nước m ưa, nước m ặt nước đất Khối lượng thủy khoảng 12,63.109 km (chiếm 0,025% khối lư ợng Trái Đất), tập trung chủ yếu biển đại d n g (chiếm 97,2%), lại khí quyến lục địa Chu trình nước tự nhiên bao g ổ m q trình bốc hơi, ngư ng tụ mưa, tuyết, tạo nên d òn g chày mặt d òn g chảy ngẩm , tích tụ hổ, biển bổn nước ngầm , v v [H l] 396 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT n h ion ch ín h (N a +, K+, M g 2t, C a2+, Q -, SƠ42-, H C Ơ 3) [Bảng 2], khí (Ch, C Ơ , H S, N 2, N H 3/ v v ), chất rắn lơ lử n g, n g u y ê n tố v i lư ợ n g [Bảng 3] T rong n c b iển , hàm lư ợ n g ion ch ín h giảm dần th eo thứ tự N a + > M g 2+ > C a2+ C l > SO42 > H C O -; tron g tron g n c lụ c đ ịa thứ tự g iả m lẩn lư ợt C a2+ > N a +> M g2+ v SO 42 > C N c có ảnh h n g q u y ế t đ ịn h tới d n g tổn n g u y ê n tố hóa h ọ c tro n g m ô i trường N c vừ a m ôi trường, vừ a tác n h ân phản ứ n g trình xảy m trường tự nhiên N c q u yết đ ịn h ch iều, tốc đ ộ chất hầu h ết q trình n ó tham gia trực tiếp th ủ y phân, hydrat hóa, tạo keo, rửa trôi, tạo phức, v v N c tham gia v o trình h ìn h thành đá k hoán g vật, tác nhân đ ặc b iệt quan trọng trình p h o n g h óa trầm tích Phần lớn k hoáng vật b iểu sinh đá trầm tích đ ợ c thành tạo m ôi trư ờng nước N c đ ó n g vai trò lớn việc di ch u y ển , tập trung, p h ân tán vật chất m trường tự nhiên Vật chất có th ể d i ch u y ên ba Hình Vòng tuần hồn nước Trái Đất (Gleick, 1993) Các chữ số 47, 72, 119, 458, 506 khối lượng nước tính nghìn km3 Chữ số vòng tròn: - bốc từ đại dương vào khí quyển; - mưa đại dương; - tuần hồn khí từ đại dương vào lục địa; - bốc từ lục địa vào khí quyến; - mưa lục địa; - tuần hoàn từ lục địa đại dương N c mặt, nước ngẩm , nước sông, hổ, ao nước biến khác nhiều v ể thành phần tính chất [Bảng 2, Bảng 3] Trong nước tự nhiên, n gu yên tố có th ể tổn n hiều d ạng khác Bàng Hàm íượng trung bình (ppm) ion chỉnh vả pH nước mưa, nước sòng, nước ngầm nước biển lon Nước sông Nước m ưa1 Nướ c n g ầm Trung binh2 K hoảng3 N c biển4 Đ granit Đá basalt Na* 2,0 6,3 2-200 3-20 10-150 10,770 K+ 0,3 3,3 1-12 0,5-4 3-15 398 Mg2+ 0,3 4,1 1-40 0,3-7 1-20 1.290 Ca2* 0,6 15,0 3-120 1-40 2-50 412 cr 3,8 7,8 3-200 1-15 4-55 19.500 SO42 2,0 11,2 2-300 1-30 4-40 900 HCO 0,1 58,4 10-300 7-130 70-290 28 S1O2 - 13,1 2-30 6-45 30-80 F - - 0,05-2,7 0-1 ,2-8 1,3 HPO42' - - 0,001-0,3 - - 0,06 pH 5-7 6-8 7-9 8-10 8,0-8,3 6-8 Nguồn: - Garrels and Mackenzie (1971); - Livingston (1963); - Bovven (1979); - Boecker and Peng (1982) Bàng Hàm lượng trung binh (ppb) số nguyên tố nước mưa, nước sông, nước ngầm nước biển Nước Nguyên tố Trung bình1 Khoảng2 Nước biển1 Nướ c Nguyên tố Trung b ìn h K h oản g Nước biển AI 50 8-3500 ,8b Li 12 0,07-40 170 As 1,7 0,2-230 1,7 Mn 0,02-130 0,3 B 18 7-500 4,500 Mo 0,5 ,03-10 10 Ba 60 3-150 14 N (NOa) - - 420 67,000 Ni ,02-27 0,5 Br 20 0,05-55 Cd 0,1 0,01-3 0.08 Pb 0,06-120 0,002 Co 0,2 0,04-8 ,002 b Rb 1,5 0,6-9 120 Cr , 1-6 0,2 Se 0,2 ,02-1 0,1 Cs 0,03 0,005-1 0,3 Sr 60 3-1000 7,6 Cu 10 0,2-30 0,3 u 0,2 ,002-5 Fe 40 10-1400 0,06b Y 0,01-20 I 0,5-7 56 Zn 30 0,2-100 Nguồn: 1- Boecker and Peng (1982); - Bowen (1979) Đ ỊA CHẤT M Ố I TR Ư Ờ N G trạng thái rắn, lòn g, khí, đ ó di ch u yên trạng thái lỏng quan trọng nhát, p h ô biến nhât Các nguyên tô d o nước vận ch u y ển tổn n hiều dạng khác - ion, vặt liệu học, keo, chât la lửng, hợp chât phức, v v Vật chất d ạn g ion phức có thê bị m ang xa nhât, vật chât d ạn g học bị m ang q uàn g đ n g n gắn nhât Mật độ sơ n g n gòi V iệt N am tư n g đ ối cao, có 13 h ệ th ố n g sơ n g lớn có d iện tích lưu vực lO.OOOkm2 nên tài n g u y ê n n ớc m ặt phong phú (xem "Tài nguyên địa chất") T u y nhiên, tài n guyên nước m ặt V iệt N am đ an g có n g u y cạn kiệt bị ô n h iêm d o phát triến hoạt đ ộ n g côn g nghiệp, n ô n g n g h iệp n ớc thải đ thị Tình trạng nhiễm chât h ữ u xảy p h ô biến vù ng trung hạ lưu hầu h ết lưu v ự c sô n g Việt N am , mạnh v ề m ùa khơ lưu lư ợn g dòng chảy giảm đ ặc biệt m ạnh đ oạn sôn g chảy qua khu đ ô thị S ố liệu từ trung tâm quan trắc môi trường năm 2010 ch o thây, lưu vự c sông cùa V iệt N am (sơ n g H ổn g, sô n g C âm , sông Lam, sông H ơn g, sô n g H àn, sô n g Đ ổ n g N ai, sông Sài Gòn, sơn g Tiền, sơ n g H ậu) đ ểu có hàm lượng BODs trung b ìn h /n ăm vư ợ t h oặc xấp xi QCVN 08:2008/BTNM T [BODs lư ợ n g o x y cẩn thiết đ ế oxy hóa hết chât h u sin h hóa d o v i khuân (có nước n ói ch u n g n c thái nói riêng) gây ra, với thời gian xử lý n ớc n gày đ iểu kiện nhiệt đ ộ 20°C] Đ ối v ó i đ o n sô n g chảy qua khu đô thị, chi tiêu BODs p hẩn lớn đ ều vư ợ t n g n g cho p h é p , m ộ t SỔ s ô n g đ ã trờ th n h k ê n h d ẩ n n c th ả i khu vực Kết quan trắc ba lưu vự c sông N h u ệ - Đáy, sô n g C ẩu, sô n g Đ ổ n g N ch o thấy chất lư ợn g nước bị su y giảm th eo ch iểu h n g xâu, thôn g số đểu k h ôn g đạt q u y chuẩn, ô n h iễm m ạnh nhât châ't h u Tài n g u y ê n n c n g ầ m V iệt N am p h o n g phú, ch ủ y ế u tron g tần g chứa n ớc Đ ệ Tứ tập tru n g đ ổ n g b ằn g lớn (xem "Tài n g u y ê n trữ lư ợ n g n c d i đâ't") N g u y ê n nhân dẫn đ ến su y giả m chất lư ợ n g n c d i đât su y giảm tính châ't tầng ch ứ a n ớc, d o khai thác m ức, d o thẩm thâu chất ô n h iễm từ nước b ể mặt, d o xâm n h ậ p m ặn D o khai thác m ức m tầng ch ứ a n c v en rìa p hía nam đ ổn g b ằn g Bắc Bộ, đ ổ n g b ằ n g s ô n g C ửu L ong bị n h iêm mặn k h n g đ p ứ n g đ ợ c m ụ c đích ăn u ống Bên cạn h đó, tinh trạng n c n gầm bị ô n h iêm coliform d iễn p h ô b iến n h iều nơi H àm lư ợng P O 43 tron g n c n gầm có xu t h ế tăng th eo thời gian v ợ t n g n g giớ i hạn, có tới 71 % g iến g đ a n g khai thác n c n g ẩ m H N ộ i có h àm lư ợng N O - v ợ t n g n g g iớ i hạn N g o i ra, v iệ c khai thác n c n g ẩ m m ứ c làm g n g nước n gẩm bị hạ thâp cò n d ẫn đ ến n c n gầm bị ô n h iễm A s p h ô b iến đ ổ n g b ằn g Bắc Bộ đ ồn g b ằn g sô n g C ửu L on g d o c h ế k giải p h ó n g A s 397 trầm tích Đ ối với khu vự c phía tây Hà N ội, n ớc trầm tích H olocen trầm tích P leistocen đà có biểu nhiêm As, trầm tích P leistocen m ạnh trầm tích H olocen Các h u yện Ba Vì, Sơn Tây, Thạch Thâ't, Q uổc Oai, C hư ơn g Mỹ, Mỹ Đ ứ c bị nhiễm h uyện H oài Đ ứ c, Phúc Thọ, Phú X un, Thanh Oai, ứ n g Hòa Giao thơng vận tải biến, khai thác vận chuyên dầu m ỏ n ng nguyên nhân gây nên cô tràn dầu biến gây ô nhiễm (xem "Tai biến Địa chất ngoại sinh nhân sinh") Kết quan trắc cho thấy có tổn dư hóa chất bảo v ệ thực vật nước biến ven bờ có xu th ế giảm dẩn từ biên M iền Bắc vào biển M iền N am N ớc biến ven bờ khu vự c Đ Sơn, Ba Lạt Nha Trang, cửa Định An có biểu bị nhiễm lindan, D D D , DDT (kết phân tích giai đoạn 1996 -1999) Địa hóa mơi trường vỏ phong hóa Sản phẩm tích tụ q trình p hon g hóa g ọi v ỏ p hon g hóa (xem thêm "Phong hóa") Thành phần, tính chất vỏ p hon g hóa hành vi n gu yên tố hóa học v ỏ p hon g hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác - đá mẹ, yếu tố p hon g hóa, thời gian phong hóa, hoạt đ ộn g nhân sinh, v v Trong vỏ p hong hóa, n guyên tố có thê tổn nhiều dạng khác nhau, chủ yếu khoáng vật biếu /thứ sinh (m ontm orillonit, illit, halurgit, kaolinit, goethit, gibbsit, v v ), khoáng vật n guyên sinh sót lại v ỏ phong hóa (thạch anh, ilm enit, felspat), chât keo, ion, khí Các n g u y ên tố linh đ ộng phân tán khỏi vỏ p h on g hóa gồm N, p, K, Ca, M g (ngu yên tố đa lượng có ích cẩn ch o sinh vật), Cu, Zn, Mo, v v (nguyên tố v i lư ợng có ích cần cho sinh vật), Si khống vật silicat (không đ ộc hại sinh vật); Pb, Cd, A s, H g, v v (có hại cho sinh vật) Theo m ức đ ộ giảm khả di chuyển v ỏ p hong hóa xếp n g u y ên tố theo dãy s > C1 > (N, P) > U 6*> N a > K > Ca > M g > Fe2+> Si > Cu > Zn > Pb > M o > Ư4+> Fe3+> AI > Ti, v v Tuy nhiên, m ức đ ộ linh đ ộng n gu yên tổ có th ế thay đổi tùy thuộc vào đặc đ iểm đá mẹ, c h ế đ ộ trao đổi nước, lớp phủ thực vật đặc biệt hoạt đ ộn g nhân sinh Các n guyên tố di ch u yển m ạnh q trình p hon g hóa thường có bán kính ion lớn hóa trị nhỏ (Na, K, Ca, Cu, Zn, Cd, Pb, v v ) hóa trị lớn (N , p, s, v v ) T h ế ion nhỏ làm n gu yên tố dễ tạo cation hòa tan n ớc n hư Na, K lớn làm n guyên tố d ễ tạo phức anion d ễ tan nước N Q r, C1, HCCh, SO 2, S 1O 2- Mặc khác, n gu yên tố hóa trị nhỏ, bán kính lớn thường tạo khống vật b ền vừ n g với trình p hon g hóa Trong khống vật này, chúng thường chiếm khoảng trống đơn vị cấu trúc tinh thể (giừa tứ diện S 1O bát diện AlOó) nên dễ dàng bị H + nước 398 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT (pH = 5,5 - 8,5) khỏi khống vật q trình phong hóa Các n gu yên tố linh đ ộn g vỏ p hon g hóa (Al, Fe, Ti, Zr, 4+, v v ) có hành vi khác biệt Đ ó n gu yên tố dễ bị thủy phân tạo hydroxid, oxid khó hòa tan khoảng pH p hố biến v ỏ p hong hóa (4,0 - 8,0) tổn khoáng vật n gu yên sinh bền v ữ n g q trình p hon g hóa Ờ V iệt N am , việc nghiên cứu ĐHM T v ỏ phong hóa thực Tây N g u y ên M iền Bắc Việt N am , q trình lập đồ vò p hon g hóa trầm tích Đ ệ Tứ Việt N am Kê't nghiên cứu cho thấy hành vi n gu yên tố trình phong hóa, loại khống sản liên quan (sét, quặng nhôm , sắt, vật liệu xây dựng, v v ) phù hợp với đặc trưng hành vi n gu yên tố hóa học nêu trình phong hóa Địa hóa mơi trường đất Đất m ột loại tài n gu yên quan trọng phát triển xã hội loài người cũ n g hợp phần quan trọng m ôi trường tự nhiên, hình thành qua trình thành tạo lâu dài phức tạp (xem "Tài nguyên địa chất") Thành phẩn hóa học n gu yên tố đất đá m ẹ liên quan chặt chẽ với nhau, giai đoạn đầu q trình hình thành đất, giai đoạn sau lại chịu chi p hối trình lý - hóa sinh h ọc hoạt đ ộn g nhân sinh Ví dụ n hư silic đá đất gần giốn g nhau, Fe AI đ ợc tích lũy q trình p hon g hóa đ iểu kiện nhiệt đới ẩm Trong đó, n g u yên tố kiềm (Ca, Na, K, M g) đ ợc giái p h ón g bị rửa trơi q trình hình thành đât n ên ch ú ng có hàm lư ợ n g n hiều so vói đá m ẹ Các n g u y ên tố nhóm sắt (N i, Co, Mn, Cr) có hàm lư ợn g đất thấp đá m ẹ khoảng 1,5 lẩn ch ú n g bị m ang d ạng hợp chất phức với acid hữu am in Các n g u y ên tố khác có ý nghĩa sinh học n h c , s, N , p đ ợ c tích lũ y đâ't d o đ ợc sin h vật sử d ụ n g (quá trình c ố định, hâ'p thụ chọn lọc) Phụ thuộc v o hàm lư ợn g, tính chất đặc biệt nhu cẩu d in h d n g thực vật, n g u y ên tố hóa học đất đ ợc chia thành n hóm n g u y ên tố đa lư ợn g (H, c, o , N , K, Ca, M g, p, S), nhóm n g u y ên tố vi lư ợ n g (Fe, B, Mn, Zn, Mo, Co, v v ), nhóm n g u y ên tố p h ó n g xạ (U 238, Ư235, Th232, Ra226, Rn222, Rn220, K40, Rb87, Sm 14 , Ca48, Z n96, H 3, Be7, B10, c 14' v v ) [Bảng 4] Dựa vào d ạng di chuyển tác nhân di chuyển đ ể phân chia kiểu tập trung phân tán n gu yên tố đất: d o sinh vật, tàn d thấm đọng, d o nước, khí Loại tập trung phân tán sinh vật n g u y ên tố hóa học đặc trưng cho tầng m ùn tầng tập trung than bùn Vi sinh vật có vai trò lớn hình thành tầng di chuyển n gu yên tố hóa học N h q trình phân hủy tàn dư thực vật đ ộ n g vật mà nhiều n gu yên tố giải p hón g vào đất C húng lại tham gia vào thành phẩn tầng m ùn hợp chất hừu phức tạp khác đất tập trung N h iều n guyên tố đa lượng (Ca, K, Mg, Na, p, s, N , O) vi lượng (I, Bi, Mo, Zr, Cu, Co, N i, Mn, Sr, v v ) tham gia vào trình tổng hợp m ùn n uôi sốn g sinh vật Quá trình p hon g hóa tàn dư thấm đ ọn g xảy mạnh vù n g khí hậu nhiệt đới n óng ấm, sản phấm trình p hon g hóa tạo tầng thổ ỡng tầng đất đỏ giàu AI Fe, n g h èo Mg, Ca, Na, v v Các chất m ùn bị phân h ủy m ạnh bị m ang khỏi tầng Q uá trình tập trung phân tán dòng nước m ao dẫn đất xảy m ạnh nhâ't vù ng đ cỏ, đầm lẩy nhiệt đới, v ù n g khơ hạn v ì nước ngầm theo d òn g m ao dẫn từ tầng sâu lên bề mặt, gặp nhiệt đ ộ cao bị bay đ ể lại m uối đất Quá trình tập trung phân tán khí n g u y ên tố đất p hố biến Một phần chất khí đất hòa tan vào nước đất, phẩn khác đư ợc giải p hón g từ tầng đ ê vào khí Bảng Hàm lượng trung bình số nguyên tố đất (Bovven, 1979) Nguyên tố Hàm lượng (%) Nguyên to Hàm lượng (mg/kg) Nguyên to Hàm lượng (mg/kg) Nguyên to Hàm lượng (mg/kg) 49,0 Ag 0,05 Ga 20 Sc Si 33,0 As Hf Se 0,4 AI 7,1 B 20 Hg 0,06 Sm Fe 4,0 Be 0,3 La 40 Sn Ca 1,5 Cd 0,35 Li 25 Sr 250 Na 0,5 Ce 50 Mn 1000 Ta Mg 0,5 Cl 100 Nb 10 Th K 1,4 Co Nd 35 2,7 40 Cr 70 Mo 1,2 u V Cs Ni 50 Y Cu 30 Pb 19 Zn 70 Rb 67 Zr 300 90 Đ ỊA CHẤT M Ô I TRƯ Ờ NG Tại Việt N am , nhiều cơng trình nghiên cửu vể Địa hóa m trường đât thực hiện, tiêu biểu nhu cơng trình thành lập sơ đồ địa hóa M iến Bắc Việt N am thành lập bàn đổ vành phân tán địa hóa thứ sinh Việt Nam Đất n ông n ghiệp Việt N am bị ô nhiêm sù d ụn g k hông hợp lý phân bón thuốc bảo vệ thực vật H iệu suất sừ d ụn g phân đạm , phân lân, phân kali Việt N am m ới đạt từ 30 - 50%, tương đương lượng tổn d đất 1,8 triệu tân urê, triệu tân lằn, 340 nghìn KC1 D iện tích gieo trổng từ giai đoạn 1985 - 2007 tăng 1,5 lẩn nhu ng lượng phân bón tăng từ lẩn N đến 14 lần K2 O Theo Cục Bảo vệ thực vật, lượng hóa chất bao vệ thực vật sử d ụ n g năm 2007 lên đến 75 nghìn tấn/năm với 300 loại khác Theo Sờ Tài n gu n Mơi trường tinh Vĩnh Long (2010), lượng hóa chất bảo vệ thực vật mà trổng hâp thụ vào khoảng 30 - 50%, phần lại thải m trường, có m trường đât Kết khảo sát Sở Tài n guyên Môi trường tinh N am Đ ịnh (2010) cho thây đâ't n ông n ghiệp xà Liêm Hải, N am D ương, thị trấn Yên Đ ịnh có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật vượt giới hạn cho phép Q C V N 15:2008/BTNMT Đất Việt N am bị nhiễm Cu, Zn, Cd, Pb d o xả châ't thái chưa xử lý xu lý chưa triệt đ ể khu công nghiệp, khu dân cư, châ't thải từ làng nghề; ô nhiềm cục d o tổn lưu chất độc hóa học sử dụn g chiến tranh Q uân đội Mỹ sử d ụn g 77 triệu lít chất diệt cỏ chiến tranh Việt N am , s ố đ ó m ột nừa chất da cam quy đổi tương đ ơng khoảng 366kg dioxin Các khu vự c bị ô nhiễm p hu n rải chiếm khoảng 2,63 triệu phân b ố rái rác tồn M iền N am M ức nhiễm dioxin đâ't với hàm lượng l.OOOppt TEQ phát thây v ù n g phía bắc phía tây nam sân bay Biên Hòa với tống diện tích 163.000m 2; phía bắc sân bay Đà N an g với diện tích 88.000m nằm Tp Đà N ằn g gần khu dân cư; sân bay Phù Cát với diện tích khoảng 4.000m 399 (mảnh, cục, hạt), vật lơ lửng, d un g dịch keo, d u n g dịch thật Vật liệu trầm tích hữu chủ yếu vận chuyên ba dạng sau Các hạt sét, bột thường d òng nước m ang dạng vật chất lơ lừng D ạng vật chất lơ lư ng dạng d u n g dịch keo dạng di chuyến chủ yếu n guyên tố họ sắt (Fe, Mn, V, Cr, N, Co), Cu, p, Ca, Mg Cl, s (dạng sulfat), N a K vận chuyên chủ yếu dạng d u n g dịch thật khơng bão hòa, bicarbonat Ca, M g di chuyển dạng d u n g dịch thật khơng bão hòa d un g dịch thật bão hòa Đ ê đặc trưng cho độ linh đ ộn g n guyên tố hóa học m ôi trường thành tạo trầm tích, người ta d ùn g chi s ố Kđ = Ld/Lc tỷ s ố lư ợng n gu yên tố di chuyến dạng d u n g dịch thật (Ld) lượng di chuyên dạng học (Lc) Theo m ức độ tăng dần chi s ố Kđ xếp n guyên tố vào dãy V —►(Cr, Be, Ga, Zn) —►Mn —► (Pb, Sn) — Ca -* M g - Cu -+ K — Sr — Na Tại Việt Nam, tủ’ 1990 đến tiến hành nhừng nghiên cứu hành vi địa hóa s ố ngun tố m trường nước, trầm tích vũng vịnh biển nông ven bờ tỷ lệ 1:500.000 cho toàn vùng biển ven bờ tỷ lệ 1:100.000 cho m ột s ố vù ng biến Trong trầm tích đới gian triều khu vực châu thơ sơng H ổng, hàm lượng nguyên tố kim loại nặng có xu th ế tăng dần từ nhừng năm 1950 đến H ệ s ố tải lượng ô nhiêm (PLI) nguyên tổ kim loại trẩm tích rừng ngập mặn tăng theo thời gian có mối tương quan với gia tăng dân số phát triến kinh t ế - xã hội [H.2] Hàm lượng nguyên tố Pb, Zn, Cu, Cr Cd rửng ngập mặn đ sông H vượt ngư ỡng hướng dẫn đánh giá chất lượng môi trường trầm tích Canada (ISQGs), có thê gây nhừng ảnh hường lên sức khỏe sinh vật bám đáy chi/lưới thức ăn Địa hóa mơi trường trầm tích Trầm tích sản phẩm v cơ, hừu cơ, hay hỗn hợp lắng đ ọ n g kết q trình vật lý hóa học - sinh học chưa fh u y ê n hóa thành đá trầm tích, nằm b ề m ặt đáy vù n g lắng đ ọng (xem "Q trình trầm tích") Thành phần hóa học trầm tích râ't phức tạp với khác v ể hàm lư ợng n g u y ên tố hóa học Trầm tích hổ n gh èo Fe, Mn, Ca, N a B, giàu Mg trầm tích đại dương Đ trẩm tích sét phiến sét, trầm tích đại d ơng khác k hông nhiều v ề độ phô biến nhiều n g u y ên tố đa lư ợng (Si, Ti, Al, Ca, K, p, v v ) m ột SỐ n gu yên tố v i lư ợng (Li, Cs, Ba, B, V, Tl, Ge, Se, v v ) Từ n gu ồn cấp, vật liệu trầm tích vơ có th ế d ò n g nước vận chuyên bốn dạng: rắn Năm Hình Biến đổi giá trị tải lượng ô nhiễm (PLI) cùa trầm tích rừng ngập mặn cửa sơng Hồng theo thời gian (Nguyễn Tài Tuệ nnk, 2012) H àm lư ợng kim loại Cu, Pb, Zn, Cd, As, H g trầm tích đầm phá M iền Trung cao, đ ó m ộ t SỐ n g u y ê n tố đ ã vư ợ t n g n g h n g d â n đánh giá chất lượng m ôi trường trầm tích, gồm Cu (đầm Lăng Cô, N ớc Mặn, N ớc N gọt, Thị N ại Loan); Pb (Thủy Triều, N ớc Mặn, Cù M ông); Zn 400 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT (Đầm Nại); H g (N c N gọt, Thủy Triều) Ớ vù ng cửa sôn g khu vực Tp H ổ Chí Minh, hàm lượng m ột SỐ kim loại trầm tích Cd, Cr, Cu Zn vượt ngư ờng cho phép H àm lư ợn g m ột s ố n guyên tố kim loại nặng (m g/kg) trầm tích v ù n g cửa sông M ekong la: Pb (37), Zn (144), Cu (47), N i (31), Mn (662), Cr (98), Cd (0,4), H g (0,034) Hàm lượng (ng/g) hóa chất bảo vệ thực vật trầm tích ven biển đ ổ n g sôn g H ổn g dao đ ộng khoảng: H C H s (1,2-33,7), D DTs (6,2-10,4), HCB (0,16,5), PCBs (0,47-28,1) Các cửa sôn g đ ổn g sông Cửu Long có n gu y nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật cao H àm lư ợng hóa chất bảo vệ thực vật D DTs tăng cao cửa sông Hậu vào m ùa mưa n hư n g có xu th ế giảm xu ống vào m ùa khơ Yếu tố ảnh hưởng đến di chuyển nguyên tố môi trường tự nhiên Sự di chuyển n gu yên tố hóa học m ôi trường phụ thuộc vào đặc đ iểm địa hóa m trường (yếu tố di chuyển ngồi) tính chất n gu n tố (yếu tố di chuyển trong) N h ữ n g tính châ't định hành vi n gu yên tố gồm cấu tạo n g u y ên tử, n guyên tử lượng, bán kính n gu yên tử, bán kính ion, SỐ p h ố i tr í, th ế io n hó a, h ó a tr ị, lự c đ iệ n từ , tín h âm điện, th ế oxy hóa khử, liên kết hóa học khả tạo phức, đ ộ hòa tan hợp chất, pH - Eh, khả thay th ế đ ổn g hình, khả tạo keo, dạng tổn tự nhiên Thế ion T hế ion xác định theo cơng thức Tn=z/R, z hóa trị, R bán kính ion Dựa vào Tn có thê phân n guyên tố hóa học ba nhóm 2) Nhóm ngun tơ' có thếion nhỏ với Tn < (Na, K, Ca, Mg, Ba, Sr, Ve2*, Mn, Cu, Zn, v v ) có lực lớn với O H , dễ dàng tạo ion d ễ hòa tan linh động mơi trường tự nhiên có pH p hổ biến - 9, di chuyến m ạnh dạng dung dịch thật, thường tổn dạng ion đcm giản môi trường nước 2) Nhóm ngun tơ' có thê' ion trung bình với Tn = - 10 (Al, Fe^, Ti, Be, Ga, Cr3*, Y, Zr, Ge, Nb, Th, v v ) d ễ d àng bị thủy phân, kết tủa dạng hydroxid m ôi trường nước với pH = - 3) Nhóm ngun tơ'có thếion lớn với Tn > 10 (V5*, P5*, Mo**, S6*) có lực nhỏ nhât với OH-, tạo phức anion dê tan, linh đ ộng m ôi trường biếu sinh T hế ion định hành vi nguyên tố trình trầm tích m ọi q trình tạo khống xảy m ôi trường nước, khả phân dị hâ'p thụ nguyên tố trình tương tác hợp phần m ôi trường tự nhiên Thế oxy hóa - khử T h ế oxy hóa - khử (Eo) đại lượng đặc trưng cho khả n hư ờn g nhận electron cặp oxy hóa - khử Phẩn lớn kim loại có th ế oxy hóa - khử nhỏ (Na, K, v v ) n hữ n g chất khử m ạnh, dễ dàng tham gia phản ứ ng hóa học, có khả di chuyển m ạnh m ôi trường tự nhiên Các n g u y ên tố có th ế oxy hóa - khử râ't lớn (Au, Pd, Ag, v v ) khó tham gia phản ứ n g hóa học, linh đ ộn g điều kiện b ề m ặt Trái Đâ't, thường tổn dạng tự sinh T h ế o x y hóa - khử n g u y ên tố quy định khả n g u y ên tố tham gia v phản ứ ng hóa học tạo hợp chât, định đ ộ v ữ n g hợp chất cũ n g dạng tổn n gu yên tố m ôi trường Độ hòa tan hợp chắt Đ ộ hòa tan hợp chất (khoáng vật, quặng, đá, v v ) khả tan chúng m ôi trường Đ ộ hòa tan hợp chất định khả di chuyển n g u y ên tố dạng ion quy đ ịnh vai trò n g u y ên tố v ó i m trường Các độc tố có độ hòa tan lớn, linh đ ộn g có khả lan truyền ô nhiễm m ạnh hợp phần m ôi trường khác N g u y ên tố có độ hòa tan có khả tập trung cao m trường tự nhiên Clark Clark tập trung Clark hàm lư ợng trung bình n gu yên tố m ột hệ địa hóa xác định (vỏ Trái Đât, Trái Đâ't) Clark có ý nghĩa lớn đối v ó i hành vi ngu yên tố m ôi trường tự nhiên Clark n guyên tố có ảnh h ờng lớn tới đ ộ hòa tan n g u y ên tố hợp chất Clark định s ố lượng khống vật độc lập có, n gu yên tố có Clark lớn có khả tạo n hiều khống vật, n gu yên tố có Clark nhỏ tổn d ạng phân tán Đa s ố n guyên tố đ ộc hại có Clark nhỏ, d ễ phân tán lan tỏa nhiều hợp phần m ôi trường tự nhiên, đ ó dễ dàng gây ô nhiễm cho m ôi trường Clark tập trung (KK) đư ợc xác định công thức KK = Ci/Ct; đ ó Ci hàm lượng n g u y ên tố m ột th ế địa chât cụ thể, Ct Clark n gu yên tố Clark tập trung thê khả n gu yên tố tập trung hay phân tán m ôi trường N hìn chung, n g u y ên tố có độ p h ố biến lớn clark tập trung nhỏ Dạng tồn nguyên tố tự nhiên Trong vỏ Trái Đất, n g u y ên tố có th ể tổn nhiều d ạng khác nhau: khoáng vật đ ộc lập, thay th ế đ ổn g hình, d un g th ể m agm a, d u n g dịch nước hỗn tạp khí (phân tử, n g u y ên từ, ion, v v ), thê sinh vật dạng phân tán Trong m ôi trường gần bề mặt Trái Đâ't, n gu yên tố tổn hai dạng dạng linh đ ộn g dạng trơ Khi d ạng lin h động, n g u y ên tố dễ dàng ch u yến sang d ạng d un g dịch di chuyển Khi trạng thái trơ, n g u y ên tố khó di chuyến D o đó, m ức đ ộ n g u y hại n gu yên tố d ạng linh đ ộn g lớn nhiều dạng trơ Theo khả Đ ỊA CHẤT M Ô I TRƯ Ờ NG tổn dạng linh đ ộng hay trơ, Perenm an phân dạng n gu yên tố hóa học m trường tự nhiên: 1) trạng thái khí (Ơ2, N2, CƠ2, H2, Ar, CH4, He); 2) dạng m uối d ễ hòa tan ion d un g dịch (NaCl, Na2CƠ3, MnSCX CuSƠ4, ZnSC)4 v v ); 3) dạng m uối khó tan (CaCƠ3, CaS04.2H 20, PbSCX v v ); 4) dạng keo rắn d un g dịch keo lỏng (humic, keo hydroxid Fe, Mn, Al, khoáng vật sét, v v ); 5) d ạng ion hấp phụ (Ca2+, M g2+, N a+, K+, N i2+, C u2+v v ); 6) dạng sinh học sản phẩm hoạt đ ộng sinh vật (protein, mỡ, vitamin); 7) d ạng chiếm chỗ trống khoáng vật nút m ạng tinh thê khoáng vật (Si, Al, Zn, Hf, w , Sn, Ta, Nb, Th, v v ) Ảnh hưởng hoạt động nhân sinh Các phản ứng hóa học m trường tự nhiên (đât, trầm tích, nước, khí) bể mặt Trái Đất thường giừ trạng thái cân Tuy nhiên, hoạt động nhân sinh (chặt phá rừng, trổng trọt, khai thác c h ế biến khoáng sản, v v ) có thê phá th ế cân tự nhiên làm thay đối hành vi địa hóa n gu yên tố m ôi trường D o gia tăng d â n SỐ n ê n s ự tá c đ ộ n g n y n g y c n g tă n g Tăng khí nhà kính Khí nhà kính khí có khả hâp thụ xạ sóng dài (hổng ngoại) đ ợc phản xạ từ b ề m ặt Trái Đất chiếu sáng ánh sáng Mặt Trời, sau đ ó phân tán nhiệt lại cho Trái Đâ't, gây nên hiệu ứng nhà kính Các khí nhà kính chủ yếu gồm CƠ 2, CH4, N 2O, Ơ3, CFC, nươc Trong n hững thập ký gẩn đây, hoạt đ ộ n g phát triển kinh t ế - xã hội với cường độ ngày m ột cao nhiều lĩnh vự c lượng, công nghiệp, giao thông, n ông - lâm n ghiệp sinh hoạt làm tăng n ồng đ ộ khí nhà kính, Trái Đất n óng lên, gây biến đổi hệ thống khí hậu ảnh h ờng tới m ôi trường toàn cẩu M ưa acid V iệc đốt nhiên liệu hóa thạch làm sản sinh hợp chất CO 2, SO NOx Các chất khí n ày kết hợp với nước khí q uyển gây m ưa acid M ưa acid làm độ pH thủy vự c giảm xuống, ảnh h ưởng đến sinh vật sốn g thủy vực Đ ộ chua đất tăng, làm thay đổi hành vi địa hóa n gu n tố m trường đất, đất suy thoái ảnh h ởng đến phát triển thực vật N g o i ra, m ưa acid phá hủy vật liệu kim loại, g trình kiến trúc xây dự ng đá vôi Tuy nhiên, m ưa acid có th ể cung cấp dinh dư ờng (N S) cho đâ't làm giảm phát thải CH từ đ ẩm lẩy Phá h ủy tầng ozon Tầng ozon đ ón g vai trò quan trọng, hâ'p thụ phần lớn tia cực tím từ Mặt Trời, bảo v ệ b ề m ặt Trái Đâ't th ế giới sinh vật khỏi tia xạ O zon bầu khí quyến Trái Đâ't nói chung đ ợc tạo thành tia cực tím, phá vỡ phân tử Ơ 2, tạo thành oxy n guyên tử Sau đó, oxy n g u y ên tử kết hợp với phân tử oxy đ ể tạo thành Ơ3 401 Tia cực tím chiếu vào ozon, tách Ơ3 thành O oxy n gu yên tử, trình liên tục gọi chu trình ozon -oxy Chu trình có thê bị phá vỡ bời có m ặt n gu yên tử Cl, F Br khí quyển; n gu yên tố có m ặt hợp chất vừ ng, đặc biệt chloroíluorocarbon (CFC) chất có th ể thấy tầng bình lưu giải p hón g dư ới tác đ ộng tia cực tím Đ ây hợp chất đư ợc sử d ụn g phô biến thiết bị làm lạnh, d u n g m ơi, khí tỏa bọt, chất phun bụi m ỹ phẩm sơn phun tổn v n g khí Khi chu trình ozon -oxy bị phá vỡ, tầng o zo n khơng th ế hấp phụ tia cực tím gây tác đ ộn g xấu đ ến m ôi trường sốn g người Chất thải Hoạt động sản xuất sinh hoạt xả thải m ôi trường lượng lớn chất gây ô nhiễm m ôi trường đất, nước khí Trong m ôi trường khí, bụi lơ lửng chứa nguyên tố As, Cd, Pb, v v sinh đốt than, dầu, xăng, v v thường thoát từ nhà m áy nhiệt điện nhà m áy hóa chất, phương tiện giao thông Bụi amiang, bụi silic, bụi than, bụi phóng xạ, nguyên tố Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Mo, Sb, acid sulfuric, v v liên quan với khai thác, c h ế biến khoáng sản Khí SO sinh q trình đốt nhiên liệu, NOx, CO sinh đốt loại nguyên vật liệu (nhiệt điện, luyện kim, giao thông, nông nghiệp, v v ) Các khu vực khai thác than thường có nồng độ khí độc (CO, SO 2, NCh, H 2S) cao Các trình địa chất - địa hóa (hoạt động núi lửa, khí từ khe núi d o đ ộng đất) có vai trò quan trọng việc cung cấp phát tán chất ô nhiễm (SOx, NOx, COx, HC1, HF, v v ) vào m trường khí Các nguồn phát thải nước thải râ't đa dạng - sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, v v Chất thải sinh hoạt thường chứa nhiều hợp chất hữu dễ phân hủy, chất dinh dường, vi sinh vật, v v N ước thải cơng nghiệp có thê chứa hóa chât độc hại kim loại nặng, hợp chất hữu N ước thải từ khu khai thác m ỏ sulíur thường có pH thấp hàm lượng m ột s ố nguyên tố vượt giới hạn cho phép [H.3] N ước thải từ sản xuất nông nghiệp chứa NOr, PƠ43-, NH4+, DDT, DDE, v.v Khả mơi trường đồng hóa chắt nhiễm Sự di ch u y ển n g u y ên tố m ôi trường dẫn đ ến tập trung phân tán n g u y ên tố tạo dị thư ờn g địa hóa D ị thư ờn g địa hóa hàm lư ợ n g n g u y ên tố hóa h ọc m trường (đất, đá, nước, trầm tích, thực vật, v v ) khác biệt đ ủ lớn v i trị SỐ n ề n (p h ô n g ) đ ịa h ó a củ a k h u vự c nhiễm m ôi trường tập trung (gây d thừa) phân tán (gây thiếu hụt) n gu yên tố, hợp chất hóa học vư ợt giới hạn cho phép thấp dư ới tiêu chuẩn/quy chuấn m ôi trường có hại cho sinh vật người N g n g địa hóa m trường hàm lư ợng n g u y ên tố thành phần m ôi trường khu vực nghiên cứu tương ứ ng với chuẩn 402 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT I Hình Nước thải acid từ mỏ chì kẽm (a) Tại khu khai thác chi kẽm Kristineberg, Thụy Điẻn (Lovgren, Umea University), (b) Tại khu mỏ chì kẽm Chợ Điền (Bắc Kạn, Việt Nam) quốc gia quốc t ế quy định v ể thành phẩn m trường Các q trình xảy hệ sinh thái có tác động lớn tới đ ổn g hóa chất nhiễm Q uá trình quang hợp chuyên CƠ thành Q H 12O làm giảm khả gây hiệu ứng nhà kính Các q trình trầm tích xảy hệ sinh thái nước thúc đẩy lắng đ ọn g hấp phụ n gu yên tổ, hợp chât vào trầm tích, hạ thấp n ồng đ ộ chúng nước Các loài đ ộng vật, thực vật có khả hâp thụ, chuyến hóa châ't nhiêm khác làm giảm độc tính giảm hàm lượng chúng môi trường M ôi trường địa chất có khả tự đ hóa chất nhiễm phụ thuộc vào thành phẩn, tính chất q trình xảy m trường Các thê trầm tích bờ rời, vỏ phong hóa đâ't có khả tàng trữ, lưu giừ đ ộc tố cao đá magma, đá biến chất Trầm tích giàu bùn sét, vật liệu hữu có khả tự đ ổn g hóa kém, ng có khả tàng trừ, lu n giữ đ ộc tố vi sinh vật cao trầm tích cát sạn Các khoáng vật sét, khoáng vật keo, châ't v định hình có khả hấp phụ độc tố cao hẳn so với khoáng vật nội sinh n hư thạch anh, ilm enit, íelspat, v v Các trình địa chất xảy m ôi trường, đặc biệt trình hinh thành đâ't, vỏ p hong hóa, vận chuyển, lắng đọng biến đổi trầm tích, v v đặc đ iếm khí hậu, thủy văn ảnh h ởng lớn tới khả tự hóa chất nhiễm m trường Các q trình làm thay đối dạng tổn tại, cấu trúc, thành phần châ't gây nhiễm đặc tính m trường, đặc biệt hợp châ't hừu kim loại đa hóa trị Địa hóa mơi trường sức khòe Con người thành phần sinh quyến, luôn trao đối vật châ't n ăng lư ợn g với m ôi trường xu ng quanh Thành phần chủ yếu thê n gư ời o , c , H Ca (chiếm 98% trọng lư ợng), tiếp s , p, Na, K, Cl, Mg Các n g u y ên t ố cò n lại có hàm lư ợ n g thâp N i, V, Li, Co, v v Con ngư ời có th ể rơi vào tình trạng bệnh lý hàm lư ợn g n g u y ên tố thê giảm h o ặ c tăng lên so v i hàm lư ợn g cần thiết Sự thiếu h ụt d thừa m ức n g u y ên tố th ể dẫn đ ến từ von g Các n guyên tố v i lư ợng tham gia vào thành phần người có vai trò đặc biệt quan trọng dối với chức sinh lý - sinh hóa Sự thiếu hụt hay d thừa nguyên tố vi lượng tác đ ộn g đến tình trạng sức khỏe x't nhiễu loạn q trình sinh hóa, sinh lý trình trao đổi chât; xuất pha trao đổi bù trù’ pha trao đổi không bù trừ; cuối tình trạng bệnh lý, tử vong N g u y ên nhân chủ yếu thiếu h ụt du thừa n gu yên tố hóa học th ể có th ể thành phần nước u ốn g thức ăn ban đẩu Thành phẩn nước u ống thức ăn lại phụ thuộc v o đặc điểm địa hóa m trường, q trình sản x't c h ế biến thực phẩm Trong điểu kiện khác hàm lư ợng n g u y ên tố h ọ p chất th ể người phụ thuộc gẩn tuyến tính m ột khoảng hàm lư ợng xác đ ịnh chúng m ôi trường sốn g nói chung thực phẩm , nước u ống nói riêng N gồi ra, có m ặt m ột s ố n g u y ên tổ hợp châ't cùa chúng mơi trường có th ể thúc đ ẩy kìm hãm h ấp thụ n gu yên tố khác vào th ế người Ví dụ, có m ặt Ca, Mg thức ăn, nư ớc u ố n g g â y cán trở hấp thụ iod; Cu cản trở hâp thụ Zn; Zn cản trờ hấp thụ Fe vào thê người Sự thiếu hụt d thừa n gu yên tố hóa học liên quan tới khả hâ'p thụ đ ổn g hóa thức ăn n gư ời củng tình trạng bệnh lý Đ ỊA CHẤT M Ô I TR Ư Ờ N G Mức nồng độ cẩn thiết n guyên tố hợp chât hóa học tác đ ộng chất đ ộc th ể người loại sinh vật khác nhau, phụ thuộc nhiều vào hàm lượng, dạng tổn đặc tính sinh địa hóa chúng giống, lồi, độ tuổi sinh vật Một s ố n guyên tố cần cho loài lại độc hại lồi Có n guyên tố hợp chất hàm lượng thâp có ích lại gây độc hàm lượng cao (As, Pb, Cd, v v ) N hơm coi ngun tố có hoạt tính sinh hóa kém, sử dụng nguồn nưóc ăn chứa 100-1.OOOppb AI bị loại bệnh thiếu máu, tốn hại trí nhớ bệnh v ể xương (ppb = m ột phẩn tỳ = part per billion) N hiều kim loại có th ể chất độc với m ôi trường hàm lượng nhò lại ngun tơ dinh dường cẩn thiết cho phát triến bình thường người động vật (Cu, Zn, Co, Mo, A s, Sb, Ag, Te, Tl, s, Ti, w , v.v ) Ở V iệt N am , m ột s ố nghiên cứu v ể Đ ịa hóa m trường sức khỏe thực hiện, tiêu biểu cơng trình n ghiên cửu v ể bệnh chết liên quan đến hàm lượng flour cao nước u ốn g Đ ổn g Xuân, Phú Yên, bệnh bướu cổ liên quan đến thiếu iod khu vực Tây Bắc, đ ổn g sôn g H ổn g hải đảo; ô nhiêm A s nước ngầm 403 Cenci R M and Martin J M., 2004 Concentration and fate of trace m etals in Mekong River Delta Science of The Totaỉ Enuironment 3 : 167-182 Garrels R.M., and F.T Mackenzie, 1971 Evolution of Sedimentary Rocks vvvv Norton and Co 397 pgs N ew York Gleick p H., 1993 An Introduction to Global Fresh Water Issues VVater in crisis: a guide to the world's íresh vvater resources Oxịord U niversity Press: 3-12 N ew York Livingston D A., 1963 Chemical composition of rivers and lakes (Paper 440-G) Data of Geochemistry (Sixth Edition) United State Goverment Printing Office : 1-61 YVashington Đặng Mai, N guyễn Thùy Dương, Phạm Tiến Đức, Tống Thị Thu Hà, Văn Thùy Linh, N guyễn Văn Niệm Trần Đăng Quy, 2011 Ô nhiễm As nước đất vùng phía tây Hà Nội: Hiện trạng nguyên nhân Tạp chí Địa chất A /326 : 17-27 Hà Nội Minh N H., Binh T B., Natsuko K., Tatsuya K., Hisato I., Viet p H., Tu N p c , Tuyen B c and Shinsuke T., 2007 Pollution sources and occurrences of selected persistent organic pollutants (POPs) in sedim ents of the Mekong River delta, South Vietnam Chemosphere : 1794-1801 Mai Trọng Nhuận, 2001 Địa hóa môi trường NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 341 tr Hà Nội Tue N T., Q uy T D., Amano A., Hamaoka H., Tanabe s., Nhuan M T and Omori K., 2012 Historical Proíiles of Trace Tài liệu tham khảo Boecker vv s and Element Concentrations in Mangrove Sediments from the Ba Lat Estuary, Red River, Vietnam Water, A ir Soil Pollutiotĩ Peng T H., 1982 Tracers in the sea Lamont- 2 : 1315-1330 Doherty Geoỉogical Observatory, Palisades : 690 pgs N ew York Sarkar D., Datta R., Hannigan Rv 2007 D evelopm ents in Bormânn F Iỉ., ảnđ Likens G E., 1967 Nutrient cycling: small vvatersheds can provide invaluable iníormation about terrestrial ecosystems Science 55: 424-429 Bovven H J M., 1979 Environmental geochemistry of the elem ents Academic Press 333 pgs Nevv York Bộ Tài nguyên Môi trường, 2010 Báo cáo trạng môi trường quốc gia năm 2010: Tống quan môi trường Việt Nam N X B Tài nguyên, M ôi trường Bản đổ Việt Nam 201 tr Hà N ội Environmental Applications Science in Volum e Environmental Concepts Geochemistry 778 and pgs Elsevier England Thuy H T T., Vy N N H and Loan T T Cv 2007 Anthropogenic Input of Selected Heavy Metals (Cu, Cr, Pb, Zn and Cd) in the Aquatic Sediments of Ho Chi Minh City, Vietnam Water, A ir & Soil Pollution 182 : 73-81 VVedepohl K H., 1974 Handbook of Geochemistry Volumes 11-14 Springer-Verlag 930 pgs Berlin ... Địa hóa mơi trường vỏ phong hóa Sản phẩm tích tụ q trình p hon g hóa g ọi v ỏ p hon g hóa (xem thêm "Phong hóa" ) Thành phần, tính chất vỏ p hon g hóa hành vi n gu yên tố hóa học v ỏ p hon g hóa. .. Khả môi trường đồng hóa chắt nhiễm Sự di ch u y ển n g u y ên tố m ôi trường dẫn đ ến tập trung phân tán n g u y ên tố tạo dị thư ờn g địa hóa D ị thư ờn g địa hóa hàm lư ợ n g n g u y ên tố hóa. .. ùa khô Yếu tố ảnh hưởng đến di chuyển nguyên tố môi trường tự nhiên Sự di chuyển n gu yên tố hóa học m ôi trường phụ thuộc vào đặc đ iểm địa hóa m trường (yếu tố di chuyển ngồi) tính chất n gu