Nghiên cứu quá trình bổ cấp của nước mưa cho tầng chứa nước holocene ở vùng đan phượng hà tây bằng kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật liên quan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN HỒN NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BỔ CẤP CỦA NƯỚC MƯA CHO TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCENE Ở VÙNG ĐAN PHƯỢNG – HÀ TÂY BẰNG KỸ THUẬT ĐỒNG VỊ VÀ KỸ THUẬT LIÊN QUAN Chuyên ngành: ĐỊA CHẤT THỦY VĂNlo Mã số: 60.44.63 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đặng Đức Nhận PGS.TS Flemming Larsen HÀ NỘI - 2008 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các tài liệu trích dẫn số liệu sử dụng luận văn trung thực, trình bày đầy đủ phần phụ lục Các kết nghiên cứu luận điểm luận văn chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Hoàn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT As Asen hay Arsenic AAS – HVG Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hyđrua hoá mẫu CRM Certified Reference Material CETASD Trung tâm Công nghệ Môi trường Phát triển Bền vững - Trường Đại học Khoa học tự nhiên DIC Disolve Inorganic Carbon: Các bon vơ hịa tan DOC Dissolve Organic Carbon: Các hợp chất hữu tan nước ĐCTV Địa chất thuỷ văn ĐCTV-ĐCCT Địa chất thuỷ văn - Địa chất cơng trình EPA Environmental Protect of America: Hiệp hội bảo vệ môi trường Mỹ GEMS UNEP Chương trình quan trắc mơi trường Liên hiệp quốc GMWL Đường nước khí tượng tồn cầu Hfo Oxyt, Hydoxit sắt IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế INST Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân LK Lỗ khoan LKQT Lỗ khoan quan trắc NDĐ Nước đất NOM Natural organic matters: Các vật chất hữu tự nhiên QA/QC Quality Assurance/Quality control: Quy trình đảm bảo chất lượng khống chế chất lượng Quốc tế qh Tầng chứa nước Holocene qp Tầng chứa nước Pleistocene UNICEF Tổ chức văn hóa giáo dục Liên hiệp Quốc TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VietAs - Dự án nghiên cứu nguồn gốc ô nhiễm As đồng Bắc Bộ tổ DANIDA chức khoa học phát triển Đan Mạch tài trợ WHO World Health Organization: Tổ chức Y tế giới δ18O Biểu thức Delta thành phần đồng vị oxy 18 δ2H hay δD Biểu thức Delta thành phần đồng vị deuterium (D) δ13C Biểu thức Delta thành phần đồng vị carbon 13 P P P P P P DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Tên bảng Trang Bảng 2.1 : Kết tính thơng số ĐCTV tầng chứa nước Holocen (qh) 36 Bảng 2.2: Các số liệu khí tượng, thuỷ văn vùng Đan Phượng năm 2007, 38 [37] Bảng 4.1: Giá trị trung bình thành phần đồng vị D P 18 O nước mưa 52 P vùng Hà Nội theo mùa năm 2005 – 2007 Bảng 4.2: Thành phần đồng vị cuối mùa khô hai lỗ khoan vùng 61 Bảng 4.3: Giá trị thành phần đồng vị (18O) kết tính tốn 70 Bảng 4.4: Giá trị thành phần đồng vị deuterium (2H) kết tính tốn 70 Bảng 4.5: Hàm lượng Clo nước mưa khu vực Hà Nội theo mùa 72 P P P P năm 2003-2007 Bảng 4.6: Hàm lượng Clo lỗ khoan TCN Holocene 72 Bảng 4.7: Lượng mưa trung bình theo mùa theo năm nước mưa 74 khu vực Sơn Tây năm từ 2003-2007 Bảng 4.8: Kết tính tốn bổ cấp phương pháp cân clo 74 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Tên hình vẽ Trang Hình 1.1: Phân bố toàn cầu trạng As nước ngầm 14 nguồn khác gây Điểm chấm đỏ khai khoáng, điểm chấm xanh nước địa nhiệt gây khu vực hồ, vùng đỏ nước ngầm lưu vực sông, nguồn [85] Hình 1.2: Bản đồ phân bố As nước ngầm khu vực Hà Nội, theo [50] 14 Hình 1.3: Dãy biến đổi giá trị δ13C hợp phần tự nhiên khác 19 P P [101] Hình1.4: Sự thay đổi thành phần đồng vị chu trình thủy văn Hình 1.5: Mối liên hệ P 18 O D nước ngầm bổ cấp từ P 23 27 nguồn gốc khác Hình 2.1: Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu 31 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí bãi thí nghiệm 32 Hình 2.3: Mặt cắt địa chất thuỷ văn vùng nghiên cứu 35 Hình 2.4: Đặc trưng độ ẩm tự nhiên vùng nghiên cứu, nguồn [37] 39 Hình 2.5: Đồ thị dao động mực nước theo thời gian sông Hồng sông 40 Đáy từ 1995-2000, nguồn [37] Hình 4.1: Sự biến đổi hàm lượng D, 18 O nước mưa vùng Hà Nội từ P P 51 năm 2002-2007 so với đường nước khí tượng tồn cầu Hình 4.2 : Sự biến đổi hàm lượng δD, δ18O nước mưa vùng Hà Nội từ P P 52 năm 2005-2007 theo mùa Hình 4.3: Mối liên hệ δ2H δ18O nước sơng so với P P P P 53 đường nước mưa Hà Nội Hình 4.4: Mối liên hệ δ2H δ18O nước sông nhánh so với P P P P 54 đường nước mưa Hà Nội Hình 4.5: Sự thay đổi thành phần đồng vị δ18O theo mùa năm 2006 P nước sơng sơng nhánh P 55 Hình 4.6: Sự thay đổi thành phần đồng vị δD theo mùa năm 2006 55 nước sơng sơng nhánh Hình 4.7: Mối liên hệ δD δ18O nước ngầm tầng Holocene P P 56 (11/2006) Hình 4.8: Mối liên hệ δD δ18O nước ngầm tầng Holocene P P 56 (8/2007) Hình 4.9: Sự thay đổi thành phần đồng vị δ18O theo thời gian đợt lấy P P 57 mẫu lỗ khoan dãy K Hình 4.10: Sự thay đổi thành phần đồng vị δD theo thời gian đợt lấy 57 mẫu lỗ khoan dãy K Hình 4.12: Sự thay đổi thành phần đồng vị δ18O δD theo không gian P P 58 lỗ khoan dãy K (11/2006) Hình 4.13: Sự thay đổi thành phần đồng vị δ18O δD theo không gian P P 58 lỗ khoan dãy K (8/2007) Hình 4.14: Quan hệ thủy lực sơng nước ngầm theo [103] 59 Hình 4.15: Các lớp trầm tích thuộc đới thơng khí quan sát bở phải sơng nhánh phía Nam, theo [61] Hình 4.16: Sự thay đổi thành phần đồng vị δ18O δD theo độ sâu 60 P P 62 lỗ khoan vùng 3, dãy K (11/2006) Hình 4.17: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước ngầm TCN P P 63 Pleistocen TCN Holocene (11/2006) Hình 4.18: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước ngầm TCN P P 63 Pleistocen TCN Holocene (11/2007) Hình 4.19: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sơng chính, P P 64 sông nhánh (cả năm) nước ngầm tầng Holocene (6/2007) Hình 4.20: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sơng chính, P P 64 sông nhánh (mùa khô) nước ngầm tầng Holocene (6/2007) Hình 4.21: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sơng chính, P P sơng nhánh (cả năm) nước ngầm tầng Holocene (8/2007) 65 Hình 4.22: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sơng chính, P P 65 sơng nhánh (mùa mưa) nước ngầm tầng Holocene (8/2007) Hình 4.23: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sơng chính, P P 67 sơng nhánh (cả năm) nước ngầm tầng Holocene (11/2007) Hình 4.24: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sơng chính, P P 67 sông nhánh (mùa khô) nước ngầm tầng Holocene (11/2007) Hình 4.25: Mối liên hệ δD δ18O mẫu nước sông nhánh, P P 67 nước mưa (mùa khô) nước ngầm tầng Holocene tháng 4,5/2008 Hình 4.26: Mối liên hệ δD δ18O nước mưa, nước sơng chính, P P 68 sông nhánh (lấy theo tháng năm 2006) nước ngầm tầng Holocene lấy vào tháng 11 năm 2006 Hình 4.27: Mối liên hệ δD δ18O nước mưa, nước sơng chính, P P 69 sơng nhánh (lấy theo tháng năm 2006) nước ngầm tầng Holocene lấy vào tháng năm 2007 Hình 4.28: Sự biến đổi hàm lượng Clo nước mưa theo thời gian 71 tháng năm 2006 Hình 4.29: Sự biến đổi hàm lượng Clo nước ngầm theo thời gian 73 lỗ khoan Hình 4.30: Sự biến đổi lượng mưa theo thời gian, nguồn [32] 73 Hình 4.31: Tương quan lượng mưa (R) hàm lượng Clo (Cl) tương 75 ứng theo tháng mùa mưa Hình 4.32: Tương quan lượng mưa (R) hàm lượng Clo (Cl) tương 75 ứng theo tháng mùa khơ Hình 4.33: Sự tồn As mơi trường phụ thuộc vào Eh pH, nguồn [44] 80 Hình 4.34: Phân bố As lưu vực sơng Nam Hymalaya theo [81], 81 vùng đỏ vùng có nước ngầm bị nhiễm As Hình 4.35: Mối quan hệ Eh, pH với hàm lượng As3+ (4/2008) 82 Hình 4.36: Sự biến đổi giá trị Eh (mV) theo thời gian năm 2008 82 Hình 4.37: Sự biến đổi giá trị pH theo thời gian 82 P P Hình 4.38: Tương quan hàm lượng [As3+], [As5+] [ΣAs] nước P P P P P P 83 ngầm (6/2007) Hình 4.39: Tương quan hàm lượng [As3+], [As5+] [ΣAs] nước P P P P P P 83 ngầm (11/2007) Hình 4.40: Sự biến đổi hàm lượng As tổng theo độ sâu 87 Hình 4.41: Sự biến đổi hàm lượng As3+ theo độ sâu 87 Hình 4.42: Sự biến đổi hàm lượng Fe tổng theo độ sâu 87 Hình 4.43: Sự biến đổi hàm lượng Fe2+ theo độ sâu 87 Hình 4.44: Sự biến đổi hàm lượng CH4 theo độ sâu 89 Hình 4.45: Sự biến đổi hàm lượng NH4+ theo độ sâu 89 Hình 4.46: Sự biến đổi hàm lượng DOC theo độ sâu 89 Hình 4.47: Sự biến đổi hàm lượng HCO3- theo độ sâu 89 P P P P B B B P PB B PB P Hình 4.48: Sự thay đổi hàm lượng As3+, As5+ HCO3- theo độ sâu P P P P B PB P 90 mẫu phân tích (11/2007) Hình 4.49: Sự biến đổi hàm lượng CH4, NH4+ DOC theo độ sâu B B B P PB 90 mẫu phân tích (11/2007) Hình 4.50: Mối quan hệ [DOC] [ΣAs] (6/2007) 91 Hình 4.51: Mối quan hệ [DOC] [AsIII] (6/2007) 91 Hình 4.52: Mối quan hệ [DOC] [ΣAs] (11/2007) 91 Hình 4.53: Mối quan hệ [DOC] [AsIII] (tháng 11 2007) 91 Hình 4.54 Mối quan hệ [ΣFe] [ΣAs] mẫu nước nghiên 92 P P P P P P P P cứu (6/2007) (11/2007) Hình 4.55 Mối quan hệ [Fe2+] với [As3+] mẫu nước nghiên P cứu (11/2007) P P P 92 Hình 4.56 Mối quan hệ [NH4+] [ΣAs] (6/2007) 93 Hình 4.57 Mối quan hệ [NH4+] [As3+](6/ 2007) 93 Hình 4.58 Mối quan hệ [NH4+] [ΣAs] (11/2007) 93 Hình 4.59 Mối quan hệ [NH4+] [As3+](11/ 2007) 93 Hình 4.60: Mối quan hệ CH4 với 94 P B PB P B B PB P P P PB B P PB P P PB P B hàm lượng As tổng số (tháng 2007) 94 Hình 4.61: Mối quan hệ CH4 với B B hàm lượng As3+ (tháng 2007) P P Hình 4.62: Mối quan hệ CH4 với hàm lượng As tổng số (tháng 11 B P PB 94 2007) Hình 4.63: Mối quan hệ CH4 với hàm lượng As3+ (tháng 11 2007) 94 Hình 4.64 Mối quan hệ Ca/Mg hàm lượng As tổng số mẫu 95 B B P P nước (tháng 6/2007) Hình 4.65: Mối quan hệ Ca/Mg hàm lượng As tổng số mẫu 95 nước (tháng 11 2007) Hình 4.66: Mối quan hệ HCO3- với hàm lượng As tổng số (6/2007) 96 Hình 4.67: Mối quan hệ HCO3- với hàm lượng As3+ (6/2007) 96 Hình 4.68: Mối quan hệ HCO3- với hàm lượng As tổng số (11/2007) 96 Hình 4.69: Mối quan hệ HCO3- với hàm lượng As3+ (11/2007) 96 Hình 4.70 :Sự phụ thuộc giưa thành phần đồng vị cacbon 13 (δ13C) hàm 98 P B PB P B PB P B PB B P P PB P P P P P lượng bicacbonat mẫu nước nghiên cứu (11/2007) Hình 4.71: Đường biểu diễn Gradient thủy lực nước sông nước ngầm theo [61] 103 ... tài: “ Nghiên cứu trình bổ cấp nước mưa cho tầng chứa nước Holocene vùng Đan Phượng - Hà Tây kỹ thuật đồng vị kỹ thuật liên quan? ?? hồn tồn có tính thời cấp thiết Đối tượng phạm vi nghiên cứu Từ... CHƯƠNG 4: Q TRÌNH BỔ CẤP CỦA NƯỚC MƯA CHO TẦNG 51 CHỨA NƯỚC HOLOCENE 4.1 NHẬN DIỆN CÁC NGUỒN BỔ CẤP NƯỚC CHO TẦNG CHỨA 51 NƯỚC HOLOCENE BẰNG KỸ THUẬT ĐỒNG VỊ 4.1.1 Đặc điểm đồng vị nước mưa 51 4.1.2... đích nghiên cứu Mục đích luận văn nghiên cứu q trình bổ cấp nước mưa cho tầng chứa nước Holocene vùng Đan Phượng - Hà Tây kỹ thuật tính tốn cân clo kỹ thuật địa hóa kết hợp với kỹ thuật đồng vị