chế sau:
Thấm theo định luật đarxi: V = K.I V là vận tốc dòng thấm
K là hệ số thấm
I là Gradien dòng thấm
Khuếch tán theo định luật fix 1, 2 J = D. ω. n. grad C
J = - D. ω. n. dc/dx ∂c/∂t = div J ∂c/∂t = D. ∂2c/∂x2
J là dòng vật chất đi qua tiết diện ω
Dòng mặt Dòng mặt Nước rác tràn ra xung quanh Nước rác tràn ra xung quanh Mưa Nước rác Mực nước ngầm Khí, bụi Bãi rác Đất đá thấm nước
n là độ rỗng
c là nồng độ vật chất
- Hấp phụ chất ô nhiễm trong nước và trong không khí xung quanh hạt đất (hấp phụ anion, kation, vật chất hữu cơ và vi khuẩn)
- Phân tán vật chất do dịng thấm khơng đồng nhất
- Thuỷ phân khi pH < 4 - 5 có hiện tượng thay ion H+ bằng các ion khác - Hồ tan các vật chất hữu cơ, vơ cơ trong nước.
Trong tất cả các phương thức lan truyền ô nhiễm trong môi trường đất và nước thì quá trình thấm theo lỗ rỗng là nhanh hơn cả và quan trọng nhất.
3.2 Các phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu
Phương pháp tiến hành khảo sát thực địa, lấy mẫu ngoài hiện trường là phương pháp hết sức quan trọng, khơng thể thiếu trong bất cứ cơng trình khoa học mang tính thực tiễn nào. Cơng tác khảo sát thực địa gồm các bước sau:
Công tác chuẩn bị:
- Chuẩn bị tài liệu, bản đồ, sơ đồ, thông tin chung về khu vực định lấy mẫu. - Chuẩn bị hóa chất, các dụng cụ, thiết bị cần thiết; kiểm tra, vệ sinh và hiệu
chuẩn các thiết bị và dụng cụ lấy mẫu, đo, thử trước khi ra hiện trường. - Chuẩn bị nhãn mẫu, các biểu mẫu, nhật ký quan trắc và phân tích theo quy
định.
- Liên hệ phịng phân tích mẫu để đưa mẫu về phân tích ngay sau khi đi thực địa, nhằm đảm bảo kết quả phân tích chính xác nhất.
- Khảo sát thực địa, bố trí các điểm nghiên cứu hợp thành tuyến theo hướng dòng chảy.
- Tiến hành điều tra khảo sát hiện trạng tại bãi rác Mễ Trì.
Học viên đã thực hiện lấy mẫu vào mùa mưa và mùa khơ năm 2013 tại 3 vị trí là các lỗ khoan nơng đường kính nhỏ do các gia đình tự khoan khai thác phục vụ nhu cầu của mình, theo hướng từ khu vực nghiên cứu là Bãi rác Mễ Trì đến nhà máy nước Hạ Đình. Các vị trí lấy mẫu thể hiện trên hình 3.5, có kết quả như bảng 3.2 và kết quả phân tích hàm lượng NH4+, các 6 ion kim loại nặng (bảng 3.3)
Điểm M1: Tại nhà chị Nguyệt – Địa chỉ ở số 5 Đại lộ Thăng Long và nằm ở phía Đơng bãi rác. Độ sâu giếng là 40m. Nước tại đây có màu vàng, mùi tanh.
Dọc hàng rào bãi rác có 8 hộ gia đình vẫn sinh hoạt, sử dụng nước này để phục vụ tắm giặt (Ảnh 3.1).
Ảnh 3.1: Cuộc sống của dân cư vùng ven bãi rác Mễ Trì đã đóng cửa (Ảnh tác giả 2013)
Tại bãi rác hiện đã trồng cây xanh nhưng theo quan sát thì các hộ dân ở đây vẫn tiếp tục đổ rác ở bề mặt bãi rác đã đóng cửa (Ảnh 3.2).
Ảnh 3.2: Rác vẫn tiếp tục đổ trên bề mặt bãi rác Mễ Trì đã đóng cửa ( Ảnh tác giả 2013)
Điểm M2: Tại số 1 đường Nguyễn Quý Đức (Trường THPT Hồ Xuân Hương). Độ sâu giếng là 40m. Nước ở đây trong, khơng có mùi.
Điểm M3: Tại nhà số 28H nghách 28 tổ 11 phố Hạ Đình. Độ sâu giếng là 32m. Nước ở đây trong, hơi tanh và được dùng cho giặt rũ.
Bảng 3.2. Các thông số chất lượng nước ở các điểm khảo sát
STT Điểm khảo sát Kết quả đo đạc Độ dẫn điện, m.S/cm Độ muối, ‰ Độ đục, Ω.cm TDS, g/l pH 1 M1 5.67 0.3 178 0.24 7.0 2 M2 3.15 0.16 318 0.15 6.49 3 M3 9.76 0.55 103 0.4 6.46
Bảng 3.3: Kết quả phân tích nước tại các điểm lấy mẫu Thời gian Thời gian lấy mẫu Các chỉ tiêu NH4+ NO2- NO3- Cu2+ Pb2+ Zn2+ Cd2+ As2+ Hg2+ 1/6/2013 M1 4.2 0.016 0.44 0.018 0.001 0.005 0.00015 0.016 0.0001 M2 0.25 0.013 38.5 0.016 0.0007 0.103 0.00028 0.014 0.00015 M3 8.17 0.027 0.57 0.014 0.0006 0.006 0.00017 0.027 0.00012 14/09/2013 M1 0.31 0.01 0.25 0.02 0.0018 0.015 0.0002 0.018 0.00012 M2 0.22 0.1 30.2 0.018 0.001 0.08 0.00035 0.017 0.00014 M3 11.4 11.2 20.3 0.019 0.0012 0.035 0.00019 0.026 0.00015
3.2.2 Phương pháp phân tích hóa học
Để nghiên cứu thành phần hóa học của nước rác đề tài đã sử dụng phương pháp nghiên cứu chính:
-Phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS – Atomic absorption spectrometer)
Nguyên tắc chung: Mẫu sau khi được phân huỷ thành dạng dung dịch đồng
nhất, dùng nguồn kích thích mẫu (bằng ngọn lửa khí axetylen hoặc oxit nitơ, hoặc nhiệt…) chuyển các ion trong dung dịch thành dạng nguyên tử tự do. Quá trình này được gọi là q trình ngun tử hố. Ngun tử ở trạng thái kích thích này có khả hấp thụ những ánh sáng đặc trưng của từng ngun tố. Vì vậy, phương pháp này có độ chọn lọc rất cao. Bộ phận thu nhận thông tin sẽ chuyển đến bộ phận xử lý, tính tốn theo cường độ hấp thụ của từng nguyên tố tỷ lệ với hàm lượng có trong mẫu.
- Ứng dụng: Đây là phương pháp được ứng dụng để phân tích các nguyên tố
trong nhiều đối tượng khác nhau, trong đó có khống sản, đặc biệt các nguyên tố có hàm lượng nhỏ (ppm/ppb). Phương pháp này cho phép xác định được hơn 70 nguyên tố trong nhiều đối tượng (hợp kim, kim loại, sinh học, dược phẩm…), không ứng dụng cho các nguyên tố có vạch cộng hưởng ở miền tử ngoại như C, P, halogen (Cl, Br, I…), không thể xác định đồng thời nhiều nguyên tố. Đối với khoáng sản kim loại
Au, Ag, Cu, Pb, Zn…Phương pháp này có độ nhạy và độ tin cậy đáp ứng yêu cầu sử dụng (tính tốn trữ lượng, nhận định về khống sản…)
Cu, Pb, Zn, Cd, Bi: 1,10-4 % đến 20% Ni, Co: 1,10-4 % đến 10%
Hg: 3,10-6 % đến 1%
Phương pháp này có quy trình phân tích đơn giản và thuận tiện, tốc độ phân tích nhanh. Đối với mẫu địa chất, khống sản là đối tượng có thành phần nền phức tạp (matrix), dễ ảnh hưởng đến ngun tố phân tích thì phương pháp hấp thụ nguyên tử có độ chọn lọc cao là phương pháp được các phịng thí nghiệm lựa chọn sử dụng.
3.2.3 Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích và đánh giá tài liệu
Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích, đánh giá tài liệu là phương pháp truyền thống giúp kế thừa những kết quả nghiên cứu đạt được trước đó để có định hưởng đúng đắn và xác định nhiệm vụ nghiên cứu sát với thực tế.
Kết quả phân tích hàm lượng các cation và anion chính của nước dưới đất được đưa vào phần mềm Excel xử lý và tính tốn để xác định các thông số đặc trưng cho đặc điểm thủy địa hóa mơi trường khu vực nghiên cứu như : Các đặc trưng thống kê về nồng độ thành phần hóa học của nước dưới đất (các giá trị min, max, trung bình, phương sai và độ lệch chuẩn của mỗi ion), xác định độ tổng khống hóa và kiểu hóa học của nước.
Kết quả phân tích kim loại nặng các mẫu phân tích nước dưới đất trên địa bàn nghiên cứu được so sánh với QCVN 09:2008/BTNMT (Bảng 2.1) và các tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguyên tố này trong nước dưới đất. Sử dụng Excel vẽ các biểu đồ, đồ thị thể hiện mức độ ô nhiễm của chúng so với các chỉ tiêu này.
Các kết quả phân tích hàm lượng các chất hóa học trong nước dưới đất được tổng hợp và so sánh với QCVN 09:2008/BTNMT (Bảng 3.4) để đánh giá mức độ ô nhiễm. Sự thay đổi hàm lượng của chúng hàng năm tại các điểm quan trắc cố định được thể hiện bằng các đồ thị.
Kết quả thống kê, tổng hợp, phân tích, đánh giá tài liệu đã đánh giá sơ bộ về thực trạng ô nhiễm của vùng nghiên cứu và các vấn đề còn tồn tại.
Bảng 3.4: Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT) (QCVN 09:2008/BTNMT)
TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn
1 PH - 5,5 – 8,5 2 Độ cứng (tính theo CaCO3) mg/l 500 3 Chất rắn tổng số mg/l 1500 4 COD (KmnO4) mg/l 4 5 Amoni (tính theo N) mg/l 0.1 6 Clorua (Cl-) mg/l 250 7 Florua (F--) mg/l 1
8 Nitrit (NO--2) (tính theo N) mg/l 1
9 Nitrat (NO-3) (tính theo N) mg/l 15
10 Sulfat (SO42-) mg/l 400 11 Xianua (CN-) mg/l 0.01 12 Phenol mg/l 0.001 13 Asen (As) mg/l 0.05 14 Cadimi (Cd) mg/l 0.005 15 Chì (Pb) mg/l 0.01 16 Crom VI (Cr6+) mg/l 0.05 17 Đồng (Cu) mg/l 1.0 18 Kẽm (Zn) mg/l 3.0 19 Mangan (Mn) mg/l 0.5 20 Thủy ngân (Hg) mg/l 0.001 21 Sắt (Fe) mg/l 5 22 Selen (Se) mg/l 0.01 23 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0.1 24 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1.0
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGẦM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ
4.1 Đánh giá ảnh hưởng của bãi rác đến tầng chứa nước qp
Khu vực bãi rác Mễ Trì nằm ở rìa phía tây phễu lớn hạ thấp mực nước dưới đất. Do đó, nước dưới đất có xu hướng vận động theo chiều từ bãi rác về phía Hạ Đình. Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của bãi rác đến tầng chứa nước qp ta thấy:
a. Trong phạm vi bãi rác: Các tài liệu khảo sát tại đúng vị trí bãi rác (hình 2.2) cho thấy tầng cách nước nằm giữa qh và qp là lớp sét dẻo, dẻo cứng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc chiều dày 8.7m - 9.3m, là tầng chắn nước, chống ô nhiễm lý tưởng và tương đối ổn định, không bị chọc thủng trên mặt cắt tại bãi rác. Do đó bãi rác khơng ảnh hưởng đến tầng chứa nước qp trong phạm vi bãi rác.
b. Trong phạm vi từ bãi rác tới nhà máy nước Hạ Đình: Nước rác có thể xâm nhập xuống tầng chứa nước qp nếu lớp sét dẻo, dẻo cứng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc phân bố không liên tục và bị gián đoạn ngoài phạm vi bãi rác. Nhưng theo số liệu quan trắc nhiều năm (09/1994-03/2004) tại cặp LK59A tầng qp và LK59B tầng qh (hình 4.1) và tại cặp LK25A và LK25B (03/2009-03/2013) thể hiện ở hình 4.2 cho thấy hàm lượng NH4 của tầng qp ln ln cao hơn tầng qh.
Hình 4.2: Đồ thị biến đổi hàm lượng NH4 tại LK25A và LK25B
→ Chứng tỏ rằng tại LK59 và LK25 khơng thể có sự dịch chuyển ơ nhiễm từ tầng trên xuống tầng dưới.
c. Hàm lượng NH4 từ 01/2002 đến 01/2004 tại các lỗ khoan ngay tại bãi rác (LK4, LK1) và lỗ khoan gần bãi rác (LK59B, LK59A) ta có biểu đồ (hình 4.3 và hình 4.4):
Hình 4.3: Hàm lượng NH4+ tại LK4 và LK59B
Hình 4.4: Hàm lượng NH4+ tại LK1 và LK59A
Nhìn trên hình 4.3 và hình 4.4 trên ta thấy một quy luật rõ ràng ta thấy tại tầng nước ngầm qh (LK4 và LK59B) ta thấy hàm lượng NH4+ tại LK4 luôn cao hơn tại LK59B trong khi quy luật này lại ngược lại tại tầng nước ngầm qp (LK1 và LK59A). Do đó bãi rác khơng ảnh hưởng đến tầng chứa nước qp mà ảnh hưởng tới tầng chứa nước qh.
Từ các lập luận a, b, c có thể kết luận rằng trong phạm vi bãi rác thì bãi rác hầu như khơng có ảnh hưởng đến tầng chứa nước qp và quá trình dịch chuyển ô nhiễm từ tầng qh xuống tầng qp qua lớp cách nước sét dẻo chỉ có thể bằng cách khuếch tán theo định luận Fix. Vận tốc khuếch tán trong đất sét không quá chục cm/năm. Cịn ngồi phạm vi bãi rác nguyên nhân gây ô nhiễm tầng qp là chưa xác định được và cần có những cơng trình nghiên cứu chun sâu hơn.
4.2 Đánh giá ảnh hưởng của bãi rác đến tầng chứa nước qh
Mực nước dưới đất được quan trắc theo dõi liên tục từ những năm 1990 của thế kỷ trước đến nay ở tất cả các điểm quan trắc, kết quả của một trong số đó là đồ thị mực nước ở điểm quan trắc P25 nằm gần bờ rào phía Tây-Nam của bãi rác Mễ Trì thể hiện ở hình 4.5.
P25A P25B
Đáy của bãi rác Mễ Trì nằm trên lớp cát của tầng chứa nước qh không được xử lý thấm. Tầng qh có mực nước thấp hơn đáy của bãi thải cả mùa mưa và mùa khô. Theo kết quả quan trắc nước ngầm tại lỗ khoan 25B (LK25B) nhiều năm (Hình 4.5), mực nước tầng qh có xu hướng liên tục hạ thấp. Vì vậy nước rác hình thành và thấm xuống nước ngầm tầng qh trong môi trường lỗ hổng theo quy luật thấm của nước trong đới bão hịa, sau đó lan truyền ô nhiễm trong tầng qh chủ yếu theo dòng thấm trong mơi trường lỗ hổng bão hịa nước.
Đánh giá đặc điểm của nước ngầm trong tầng chứa nước Holocen (qh) trên các chỉ tiêu:
Chỉ tiêu vật lý
Các hợp chất hữu cơ (Các chỉ tiêu BOD, COD và DO )
Các hợp chất Nitơ (NH4+, NO2-, NO3-)
Các nguyên tố kim loại nặng 4.2.1 Chỉ tiêu vật lý
Từ những kết quả quan trắc về chất lượng nước dưới đất tầng qh trong các lỗ khoan quan trắc ngay tại hàng rào của bãi thải và các lỗ khoan lân cận có thể cho thấy:
Theo kết quả phân tích mẫu nước từ 1/2002 đến 1/2004 (Bảng 3.1) cho thấy: - Tại LK2, LK4, LK59B có màu đục, lẫn nhiễm vẩn vàng và đen, mùi hôi. - Tại LK41B (Nhà máy nước Hạ Đình) nước khơng đục như nước từ các LK2,
LK4, LK59B nhưng có màu lờ nhờ, khơng mùi
Do đó theo các chỉ tiêu về màu, mùi của nước ngầm, có thể nhận thấy rằng bãi thải Mễ Trì có ảnh hưởng đến nước ngầm tầng qh tại bãi rác và các khu vực lân cận
Bảng 4.1: Các chỉ tiêu vật lý tầng nông qh [16]
Tầng nghiên cứu Qh
Thời gian Tên lỗ khoan PH Mùi Màu
01/02 LK2 8 Hôi Đục LK4 8.2 Hôi Đục LK59B 7.3 Hôi Đục 09/02 LK2 6.8 Hôi Đục LK4 6.9 Hôi Đục LK25B 7 Hôi Đục LK59B 7 Hôi Đục LK41B 6.9 Hôi Đục 01/03 LK2 8.6 Hôi Đục LK4 3.6 Hôi Đục LK25B 8.2 Hôi Đục LK59B 8.4 Hôi Đục LK41B 8.4 Hôi Đục 08/03 LK2 7.2 Hôi Đục LK4 7.1 Hôi Đục LK59B 7 Hôi Đục 01/04 LK2 7 Hôi Đục LK4 8 Hôi Đục LK59B 7.4 Hôi Đục
4.2.2 Các hợp chất hữu cơ (Các chỉ tiêu BOD, COD và DO )
Từ các kết quả phân tích thu thập được từ tháng 1/2002 đến 01/2004 thống kê ở bảng 4.2 tại các công trình quan trắc LK2, LK4, P25B, P59B, P41B ta thấy hàm lượng BOD (8.7 – 42 mg/l), COD (20.6 – 70.56 mg/l) và DO (4-35.6 mg/l), đều cao hơn TCCP chứng tỏ nước ngầm đã bị ô nhiễm bởi các vật chất hữu cơ. Các giá trị BOD, COD và DO tại các lỗ khoan ngay sát hàng rào của bãi thải (LK1, LK4) rất lớn và giảm dần theo chiều dịng chảy về phía nhà máy nước Hạ Đình (LK41B) như thể hiện trên hình 4.6 và 4.7. Điều đó cho phép khẳng định rằng bãi rác Mễ Trì là nguồn ô nhiễm vật chất hữu cơ đáng kể của tầng qh.
Bảng 4.2: Hàm lượng BOD, COD, DO tại LK2, LK4, LK25B, LK41B, LK59B [16]
Thời gian Vị trí lấy mẫu BOD COD DO
01/2002 LK2 12.5 36.8 10.53 LK4 8.7 20.6 19.4 LK59B 21 60.4 8.56 09/2002 LK2 42 45.3 35.6 LK4 37 50.1 29.7 LK25B 20 41.2 7.6 LK41B 15 21.8 32.8 LK59B 27 50 8 01/2003 LK2 20 54.75 20.5 LK4 25 58.01 23.81 LK25B 13.2 29.9 9.3 LK41B 10 27.88 15.4 LK59B 25 57.8 8.5 08/2003 LK2 14.6 35 9.2 LK4 36.75 70.56 27.86 LK59B 13.3 27.3 12.2 01/2004 LK2 27.8 56 21 LK4 27.5 67 34 LK59B 27 56 4 Min 8.7 20.6 4 Max 42 70.56 35.6 QCVN 9:2008/BTNMT 4
Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện hàm lượng sự thay đổi BOD theo thời gian tại các lỗ khoan quan trắc
Hình 4.7: Biểu đồ thể hiện hàm lượng sự thay đổi COD theo thời gian tại các lỗ khoan quan trắc
4.2.3 Các hợp chất Nitơ
Nước ngầm tầng qh xung quanh bãi thải có hàm lượng NH4+ dao động từ