1.3. Các giả thuyết về sự hình thành asen trong nước ngầm
1.3.4. Các giả thuyết khác về cơ chế giải phóng asen vào tầng chứa nước
Sự giảm diện tích bề mặt khống oxit: sự hỗn độn và các hạt mịn Fe-oxit thường
chứa HFO (hydrous ferric oxide) – FeOOH, lepidocrocite (γ-FeOOH), magnetite (Fe3O4), schwertmannite (Fe3+16O16(OH)12(SO4)2) và thường được hình thành trong giai đoạn đầu của q trình phong hóa. HFO mới hình thành rất mịn, thường kết hợp thành từng cụm có đường kính 5 nm với diện tích bề mặt khoảng 600 m2/g. Trong q trình phong hóa, HFO dần dần chuyển (kết tinh) thành dạng có trật tự hơn như goethite hoặc hematite, kèm theo đó là dẫn đến sự giảm diện tích bề mặt. Phản ứng “già hóa” này có thể diễn ra nhanh chóng trong trong phịng thí nghiệm nhưng tốc độ chuyển hóa dưới điều kiện tự nhiên của mơi trường phần nào bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của các ion khác, đặc biệt là sự hấp phụ mạnh của các ion như Al3+, PO43-, SO42-, AsO43-, HCO3- và silicat. Hậu quả kèm theo của sự giảm diện tích bề mặt này là lượng As(V) hấp phụ có thể bị giảm và As(V) tiếp tục tồn tại trong môi trường nước do diện tích bề mặt khống giảm từ 600 m2/g của HFO xuống cịn 150 m2/g của goethite. Một thí nghiệm chỉ ra rằng trong cùng một điều kiện, nồng độ As trong dung dịch tăng lên khi diện tích bề mặt khống giảm xuống dưới 300 m2/g khi cho
HFO cân bằng với 1 µg/l As(V) và trầm tích với 25% độ xốp và hàm lượng HFO tương đương 1 g/kg Fe (Hình 1.5) [43].
Hình 1.5. Sự gia tăng nồng độ As(V) trong dung dịch khi diện tích bề mặt HFO giảm [43]
Sự biến đổi dòng chảy nước ngầm: các yếu tố địa hóa như đã đề cập ở trên có
thể phát tán asen vào nước ngầm nhưng chỉ như vậy thì chưa đủ để giải thích cho sự phân bố của các tầng chứa nước có lượng As cao như đã được quan sát. Một yếu tố nữa liên quan đến sự hình thành As trong nước ngầm là As được giải phóng khơng bị rửa trơi hoặc pha lỗng bởi các dòng chảy nước ngầm. Sự biến đổi của dịng chảy rất có thể là một yếu tố tạo nên sự thay đổi trong thành phần hóa học của nước ngầm. Từ đó làm ảnh hưởng đến q trình vận động của asen từ trầm tích ra nước ngầm. Dựa vào tuổi tương đối của trầm tích tầng chứa nước và nước ngầm có thể dự đốn được có dịng chảy nước ngầm trong tầng chứa nước đó hay khơng. Các loại đá và trầm tích của hầu hết các tầng chứa nước dùng làm nước ăn uống có tuổi khoảng vài trăm triệu năm và nước ngầm trong các tầng chứa nước đó chỉ khoảng vài nghìn năm tuổi. Điều này ngụ ý rằng rất nhiều thể tích nước ngọt đã chảy qua tầng chứa nước trong lịch sử của
tích tương đối trẻ và nước ngầm tương đối già. Do đó mà tuổi tương đối của các loại đá, trầm tích và nước ngầm của tầng chứa nước là quan trọng và lịch sử dòng chảy nước ngầm cũng cần được xem xét đến khi nghiên cứu cơ chế giải phóng asen từ trầm tích ra nước ngầm [13, 43].
Như vậy có thể thấy có khá nhiều cơ chế được đưa ra bởi các nhà khoa học để giải thích con đường hình thành asen trong các tầng chứa nước. Tuy nhiên, các cơ chế này vẫn chưa thực sự phù hợp với tất cả các trường hợp tầng chứa nước bị ô nhiễm bởi asen trên thế giới. Có thể thấy rằng asen xuất hiện trong các tầng chứa nước thường phụ thuộc vào các điều kiện địa chất thủy văn của từng khu vực. Như vậy, việc tìm hiểu cơ chế giải phóng asen vào tầng chứa nước đặc biệt là q trình giải phóng asen từ trầm tích cần được tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện. Do đó, sự tương tác giữa nước và trầm tích ở các tầng chứa nước cần được xem xét. Đồng thời cũng cần tìm hiểu sự có mặt và phân bố của As trên các pha khống rắn trong trầm tích nhằm đưa ra các bằng chứng xác thực hơn về con đường hình thành asen trong nước ngầm. Phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất để nghiên cứu sự phân bố As trên trầm tích được trình bày trong phần tiếp theo dưới đây.