Đặc điểm phân bố Asen trong khoáng vật của trầm tích Đệ Tứ vùng Đan Phượng, Hà Nội

Nghiên cứu này có mục đích đánh giá đặc điểm phân bố của asen trong các khoáng vật trong trầm tích Đệ tứ ở khu vực Đan Phượng, làm cơ sở xác định nguồn gốc ô nhiễm asen trong nước dưới đất.

28 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 59, Kỳ (2018) 28-34 Đặc điểm phân bố asen khống vật trầm tích Đệ Tứ vùng Đan Phượng, Hà Nội Trần Vũ Long1,*, Trần Thị Lựu2, Trần Nghi2, Phạm Quý Nhân3, Flemming Larsen4 Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất - Trường Đại học Mỏ Địa chất, Việt Nam Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Việt Nam Khoa Tài nguyên nước - Đại học Tài nguyên Môi trường, Việt Nam Cục Địa Chất Đan Mạch, Đan Mạch THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 15/1/2018 Chấp nhận 05/4/2018 Đăng online 30/6/2018 Nước đất nguồn cung cấp nước chủ yếu cho dân cư khu vực châu thổ Sông Hồng, nhiên nhiều nơi, nguồn nước lại có hàm lượng asen cao tới 3-500g/L Đây vấn đề nghiêm trọng đến sức khoẻ người dân Tuy nhiên ô nhiễm asen nước đất đến từ nhiều nguồn khác Nghiên cứu có mục đích đánh giá đặc điểm phân bố asen khoáng vật trầm tích Đệ tứ khu vực Đan Phượng, làm sở xác định nguồn gốc ô nhiễm asen nước đất Các phương pháp sử dụng gồm khoan địa tầng lấy mẫu trầm tích nguyên dạng, phân tích thành phần độ hạt, soi kính hiển vi phân chia nhóm khống vật mẫu trầm tích, xác định hàm lượng asen nhóm khống vật riêng lẻ Kết cho thấy hàm lượng asen nhóm khoáng vật biotit mảnh đá cao nhiều so với hàm lượng asen trung bình vỏ trái đất, cao nhiều so với hàm lượng asen nhóm khống vật chlorit, fenspat, muscovit khống vật mafic khác Từ khóa: Asen trầm tích, Hà Nội © 2018 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Asen chất cực độc gây nhiều bệnh cho nhiều cư dân toàn giới đặc biệt số vùng quê nghèo Băngladesh Ấn Độ (Christopher & nnk., 2004; Horneman &nnk., 2004; Charles & nnk., 2001) Trong năm gần ô nhiễm asen nước đất vấn đề nhận nhiều quan tâm xã hội đặc biệt giới khoa học nhiều nơi giới _ *Tác giả liên hệ E-mail: tranvulong@humg.edu.vn Ở Việt Nam, ô nhiễm asen nước đất phát từ đầu năm 90 kỷ 20 (Đỗ Trọng Sự, 1996; Dỗn Đình Lâm, 2003; UNICEF Việt Nam, 2004) ngồi có nhiều cơng trình tập trung nghiên cứu nguồn gốc chế giải phóng asen vào nước đất (Berg & nnk., 2001; Postma & nnk., 2007; Flemming & nnk., 2008; Postma & nnk., 2012) Để làm rõ đặc điểm phân bố asen khống vật trầm tích Đệ Tứ, nghiên cứu tập trung vào khu vực Đan Phượng Đây bãi bồi sông Hồng, thuộc xã Trung Châu, huyện Đan Phượng, cách trung tâm thành Trần Vũ Long nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (3), 28-34 29 Hình Vị trí vùng nghiên cứu phố Hà Nội khoảng 30km phía Tây Ở khu vực Đan Phượng (Hình 1), hộ gia đình thường khoan giếng khoan nơng (độ sâu 11-18m) để lấy nước phục vụ mục đích ăn uống sinh hoạt Để làm nguồn nước, người dân dùng bể lọc cát với mục đích làm nước khơng biết nguồn nước họ sử dụng bị ô nhiễm asen Kết phân tích nước sau lọc bể cát người dân cho thấy hàm lượng asen giảm đáng kể nhiên cao tiêu chuẩn 09/2005/QĐ-BYT (Postma & nnk., 2007) QCVN 02:2009/BYT (Postma & nnk., 2010) Bộ Y tế quy định mức giới hạn tiêu chất lượng nước sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn khu vực Đan Phượng Qua tài liệu khoan lỗ khoan 1A (Hình 2) cho thấy, trầm tích Đệ Tứ khu vực phân bố từ mặt đất đến độ sâu khoảng 55m Theo chiều sâu từ mặt đất xuống lớp sét màu nâu đỏ với chiều dày khoảng 5-6m Ngay bên lớp sét lớp cát hạt mịn màu xám nâu với bề dày khoảng 10m Bên lớp cát hạt mịn cát hạt mịn đến trung lẫn sạn sỏi phân bố độ sâu từ 15 25m Từ độ sâu khoảng 25 đến 40m lớp cát hạt mịn lẫn bột, sét màu nâu Dưới lớp cát hạt mịn lớp cát hạt thô lẫn sạn, cuội sỏi với bề dày khoảng 15m Dưới đến sét kết bột kết Theo tài liệu khoan tài liệu địa chất khu vực nghiên cứu cho thấy điều kiện địa chất thủy văn bao gồm tầng chứa nước Tầng chứa nước thứ tầng Holocen (qh) với chiều dày khoảng 20m, thành phần trần tích cát hạt mịn đến thơ dần theo chiều từ xuống phân bố độ sâu từ đến 25m Tầng chứa nước Pleistocen phân bố độ sâu khoảng từ 40-55m, chiều dày khoảng 15m Thành phần trầm tích tầng Pleistocen bao gồm lớp cát hạt trung đến thô bên trên, bên lớp cát hạt thơ lẫn sạn sỏi, đơi chỗ bắt gặp cuội Tầng chứa nước ngăn cách với tầng chứa nước Holocen nằm lớp sét, sét pha mầu nâu phân bố độ sâu từ 25-40m Tuy nhiên, số lỗ khoan khác khu vực nghiên cứu không gặp tầng sét mà tầng chứa nước nằm trực tiếp lên (Postma & nnk., 2007) Phương pháp nghiên cứu Trong cơng trình này, nhóm tác giả sử dụng số phương pháp sau để giải mục tiêu nghiên cứu 30 Trần Vũ Long nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (3), 28-34 Hình Cột địa tầng lỗ khoan 1A 3.1 Phương pháp khoan địa tầng lấy mẫu trầm tích nguyên dạng Phương pháp khoan đập sử dụng để khoan lỗ khoan 1A với độ sâu lỗ khoan 55m tới hết tầng trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ Ở độ sâu 55 m bột kết, sét kết màu xám lẫn cuội cát, sỏi kết tuổi Neogen Sự biến đổi thành phần trầm tích theo chiều sâu lỗ khoan 1A trình bày Hình Mẫu trầm tích nguyên trạng lấy để phục vụ thí nghiệm phòng phân tích thành phần độ hạt, soi kính hiển vi phân chia nhóm khoáng vật xác định hàm lượng asen nhóm khống vật 3.2 Phương pháp phân tích thành phần độ hạt Mục đích thí nghiệm phân tích thành phần độ hạt để phân tách lựa chọn nhóm hạt trầm tích có kích thước phù hợp để xác định thành phần khoáng vật mẫu Do đó, mẫu tiến hành thí nghiệm theo phương thức rây ướt rây khơ Mục đích tiến hành thí nghiệm rây ướt để loại bỏ hạt có kích thước 2,0mm, 2,0001,400mm; 1,400-1,000mm; 1,000-0,710mm; 0,710-0,500mm; 0,500-0,355mm, 0,3550,250mm; 0.250-0,180mm; 0,180-0,125mm; 0,125-0,090mm; 0,090-0,075mm; 0,0750,063mm Sau mẫu trầm tích phân thành nhóm cỡ hạt có kích thước trên, dựa mức độ phân bố đồng khống vật nhóm khống vật, nhóm hạt trầm tích có kích thước nằm khoảng 0,355-0,500 µm sử dụng để soi kính hiển vi xác định Trần Vũ Long nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (3), 28-34 khoáng vật có mẫu Đây nhóm hạt có kích thước đủ lớn để nhận diện kính hiển vi phân chia thành nhóm khống vật 3.3 Xác định thành phần khoáng vật Việc xác định thành phần số khống vật có mẫu thực kính hiển vi khống tướng Số mẫu phân tích tổng số 43 mẫu lỗ khoan 1A, bao gồm mẫu độ sâu 5m, 9m, 15m (tầng Holocen), 25m, 30 41m 31 (tầng Pleistocen) Khoảng gam mẫu độ sâu tiến hành soi kính nhận diện có mặt khống vật có mẫu Các khống vật phân thành nhóm gồm biotit, muscovit, thạch anh, fenspat, mảnh đá khoáng vật mafic khác, từ ta xác định phần trăm số hạt khống vật có mẫu 3.4 Xác định hàm lượng asen phương pháp phân tích ICP-MS Sau hạt khoáng vật phân thành Hình Phân bố khống vật mẫu cát cỡ hạt (0,355-0,500mm) lỗ khoan 1A (a) Mẫu lấy độ sâu 5m mặt đất; (b) Mâu lấy độ sâu 9m mặt đất; (c) Mẫu lấy độ sâu 15m mặt đất; (d) Mẫu lấy độ sâu 25m mặt đất; (e) Mẫu lấy độ sâu 30m mặt đất; (f) Mẫu lấy độ sâu 41m mặt đất 32 Trần Vũ Long nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (3), 28-34 nhóm, chúng phân tích để xác định hàm lượng asen có thân hạt khoáng vật để đánh giá khác biệt hàm lượng asen khoáng vật khác Mỗi mẫu có nhóm khống vật nhóm khống vật lựa chọn ngẫu nhiên 10 hạt tiến hành phân tích Quá trình phân tích thực máy ICP-MS phòng thí nghiệm Đại học kỹ thuật Đan Mạch (DTU) Kết có giá trị trung bình hàm lượng asen có 10 hạt khống vật Kết thảo luận 4.1 Đặc điểm phân bố khoáng vật mẫu cát ( kích thước hạt 0,335-0,500mm) Hình thể tỉ lệ phân bố khoáng vật mẫu cát có kích thước thuộc nhóm cỡ hạt 0,335-0,500mm theo độ sâu khác Kết cho thấy, thành phần khoáng vật thạch anh fenpat chiếm 60% Các nhóm khống vật lại gồm biotit, muscovit, chlorit, mảnh đá chiếm tỉ lệ nhỏ, vài % vắng mặt hồn tồn Phân bố khống vật mẫu cát đồng theo độ sâu khác 4.2 Hàm lượng asen khoáng vật Kết phân tích cho thấy hàm lượng asen có khống vật biến đổi khoảng rộng từ