1.2. Nghiờn cứu A sở Việt Nam và khu vực nghiờn cứu
1.2.1. Nghiờn cứu A sở Việt Nam
Nghiờn cứu As ở Việt Nam được chỳ trọng trong khoảng 20 năm trở lại đõy, đặc biệt là từ những năm 2000 tại khu vực Hà Nội [1], [22]. Cỏc nghiờn cứu tiếp nối ngày càng tăng về quy mụ và tớnh hệ thống. Cỏc nghiờn cứu của cỏc nhúm trong và ngoài nước núi chung phần lớn chỉ tập trung vào đỏnh giỏ phõn bố As trong NDĐ TCN qh và qp, làm sỏng tỏ cơ chế giải phúng As vào NDĐ.
Theo bản tổng hợp kết quả điều tra ụ nhiễm As trờn tồn lónh thổ Việt Nam vào thỏng 10 năm 2004 của UNICEF, ĐBBB và một số khu vực thuộc đồng bằng Nam Bộ là những khu vực cú ụ nhiễm As khỏ rừ rệt. Bản bỏo cỏo này cũng chỉ ra cỏc tỉnh cú mức độ ụ nhiễm cao như Hà Nam, Hà Tõy, phớa nam Hà Nội cũ, Đồng Thỏp và An Giang [19]. Đặc biệt tại Hà Nam mức độ ụ nhiễm đạt giỏ trị ngang như Bănglađet với 62,1% số giếng được nghiờn cứu vượt 50àg/L. Tại Hà Tõy (cũ) 24,7% số giếng được phõn tớch cú hàm lượng As cao hơn 50àg/L. Nhúm nghiờn cứu của tỏc giả Phạm Thị Kim Trang đó tiến hành phõn tớch mẫu NDĐ tại một số khu vực thuộc đồng bằng sụng Hồng và sụng Mờ Kụng. Kết quả cho thấy hàm lượng As trong NDĐ ở cỏc huyện Thanh Trỡ (Hà Nội), Lý Nhõn (Hà Nam), Hoài Đức (Hà Nội) và Tõn Hồng (Đồng Thỏp) khỏ cao, với hàm lượng As trong NDĐ trung bỡnh tương ứng là 165 (1 - 410), 421 (311 - 598), 277 (64 - 434) và 72 (1 - 167) àg/L [24], [25]. Ngoài ra cũn cú rất nhiều cỏc bài bỏo, cụng trỡnh nghiờn cứu về As được cụng bố cho đến nay [3], [5], [6], [9]…
từ rất sớm, vào khoảng đầu những năm 1990. Năm 1993, Đỗ Trọng Sự đó phỏt hiện bằng chứng của hàm lượng As cao trong NDĐ của cỏc TCN tuổi Đệ Tứ ở Hà Nội [22].
Tetsuro Agusa và nnk (2006) [27] đó nghiờn cứu về ụ nhiễm As và một số nguyờn tố khỏc trong nước giếng khoan vựng Hà Nội và ảnh hưởng của nú tới sức khỏe con người. Trong nghiờn cứu này, tổng số 25 mẫu NDĐ và 59 mẫu túc đó được lấy từ 2 huyện Gia Lõm và Thanh Trỡ ngoại thành Hà Nội. Hàm lượng As trong NDĐ biến đổi từ 10 đến 330àg/L, với khoảng 40% số mẫu cú hàm lượng vượt tiờu chuẩn Bộ Y tế cho nước ăn uống sinh hoạt là 10àg/L. Đồng thời, cú 76% và 12% tổng số mẫu NDĐ tương ứng cú hàm lượng Mn và Ba vượt tiờu chuẩn cho phộp. Nghiờn cứu này cho thấy hàm lượng As và Mn cao trong túc một số người dõn ở vựng Gia Lõm và Thanh Trỡ ẩn chứa nguy cơ gõy hại cho sức khỏe.
Đỗ Văn Bỡnh (2007) [2] đó đưa ra một số nhận định cơ bản về phõn bố As trong NDĐ Hà Nội gồm: hàm lượng As trong cỏc đất hạt mịn cao hơn trong đất hạt thụ; hàm lượng của As trong TCN qh cao hơn trong TCN qp song lại cú diện phõn bố nhỏ hơn; hàm lượng As tăng cao cú mối quan hệ với việc gia tăng cường độ khai thỏc của nước trong TCN qp. Tỏc giả đó giải thớch rằng hàm lượng As trong NDĐ cao cú liờn quan đến mụi trường; nếu là mụi trường oxy hoỏ thỡ sự gia tăng hàm lượng As liờn quan với quỏ trỡnh oxy hoỏ cỏc sulfur kim loại cú chứa As như Asenopyrit; và trong mụi trường khử thỡ trong NDĐ đó chứa một lượng As khỏ cao. Tỏc giả cũng lý giải As trong NDĐ gia tăng do sự thay thế gốc sắt trong phức chất với As bằng Bicarbonat. Ion HCO3- được bổ sung từ nước trờn mặt, nước sụng Hồng vào TCN qp và một phần được hỡnh thành từ lượng CO2 trong nước trờn mặt theo dũng thấm tham gia vào TCN và hoà tan cỏc muối Carbonat trong đất đỏ của TCN, đú cũng là một cỏch lý giải sự gia tăng của hàm lượng As trong NDĐ khi cường độ khai thỏc nước trong TCN qp tăng lờn.
Một nghiờn cứu khỏc của Elisabeth Eiche (2008) [38] cũng thực hiện tại hai địa điểm cỏch nhau 700m ở Vạn Phỳc, Thanh Trỡ, Hà Nội. Tuy cỏch nhau chỉ 700m
nhưng hai địa điểm cú sự khỏc nhau rất lớn về hàm lượng As trong NDĐ (địa điểm L <10 àg/L và địa điểm H: 170 - 600àg/L). TCN ở đõy sõu từ 20 - 50m thuộc TCN qh được nghiờn cứu về cỏc khớa cạnh: địa húa trầm tớch, khoỏng vật học cũng như thủy địa húa học. Kết quả cho thấy khụng phỏt hiện ra cú sự khỏc biệt lớn nào về mặt khoỏng vật học và địa húa học của trầm tớch ngoại trừ trạng thỏi oxi húa khử của sắt oxy-hidroxit. Ở địa điểm H (điểm cú hàm lượng As hũa tan cao), hầu hết As trong trầm tớch được hấp phụ trờn cỏt đen chỉ thị cho hỗn hợp húa trị II và III của oxit sắt, trong khi đú ở điểm L (điểm cú hàm lượng As hũa tan thấp) As liờn kết chặt chẽ với cỏc oxit Fe(III) màu vàng. Hàm lượng Fe hũa tan cao và hàm lượng SO42- thấp trong NDĐ ở điểm H (~14 mg/L Fe(II), <0,3 mg/L SO42-) so với điểm L (1 - 2 mg/L Fe(II), <3,8 mg/L SO42-) cho thấy rằng điều kiện khử mạnh đó xuất hiện ở điểm H. Thờm vào đú, hàm lượng cao của cỏc thụng số NH4+ (~10mg/L), HCO3- (500mg/L) và DOC (3mg/L) cũng xuất hiện ở điểm H đều phự hợp với cơ chế giải phúng As thụng qua sự khử hũa tan cỏc sắt oxy hydroxit dưới ảnh hưởng của cỏc vi sinh vật ở điều kiện khử mạnh. Nguyờn nhõn của sự trỏi ngược nhau về điều kiện oxi húa khử giữa 2 điểm vẫn chưa được tỡm hiểu rừ ràng. Tuy nhiờn tỏc giả nhận thấy lớp than bựn ở điểm L được phõn cỏch với TCN phớa dưới bởi một tầng bựn - sột rất dày. Thay vào đú, ở điểm H tầng giàu vật chất hữu cơ chỉ được phõn cỏch với TCN phớa dưới bởi một tầng bựn mỏng. Sự rũ rỉ vật chất hữu cơ từ tầng bờn trờn cú thể là nguyờn nhõn gõy nờn điều kiện khử cũng như hàm lượng cao của cỏc thụng số NH4+, HCO3-, và DOC ở điểm H.
Michael Berg và nnk (2008) [35] đó nghiờn cứu về ảnh hưởng của điều kiện ĐCTV và đặc điểm trầm tớch dẫn đến hiện trạng ụ nhiễm As trong NDĐ khu vực Hà Nội: Ảnh hưởng của tỉ số hàm lượng Fe - As, hàm lượng vật chất hữu cơ, trầm tớch bờ sụng và khai thỏc nước quỏ mức. Cỏc nghiờn cứu chi tiết được tiến hành tại 3 khu vực: Khu vực cú hàm lượng As trong NDĐ cao trong cỏc trầm tớch bờ sụng; khu vực cú hàm lượng As thấp trong cỏc trầm tớch bờ sụng; khu vực cú hàm lượng As trung bỡnh trong cỏc vựng cú tầng trầm tớch chứa vật liệu hữu cơ và khai thỏc nước. Kết quả chiết từ trầm tớch cho thấy As cú thể di chuyển vào NDĐ ở cả 3 vị trớ. Ở vị trớ cú hàm
lượng As thấp liờn quan với quỏ trỡnh khử Mn, cũn ở khu vực cú hàm lượng As cao liờn quan tới quỏ trỡnh khử hũa tan oxyt sắt và sulphat. Hạ thấp mực nước trong TCN qh ở vựng trầm tớch chứa vật liệu hữu cơ đó làm tăng cường điều kiện khử trong TCN qp. Quỏ trỡnh di chuyển theo phương thẳng đứng NDĐ ở trạng thỏi khử làm ảnh hưởng tới điều kiện thủy địa húa tự nhiờn của TCN qp.
Hỡnh 1.2. Bản đồ phõn bố hàm lượng As trong nước giếng khoan và độ sõu tại đồng bằng sụng Hồng, cỏc mẫu được thu thập từ năm 2005 - 2007 [97].
Jenny Norrman và nnk (2008) [69] nghiờn cứu về sự dịch chuyển As trong NDĐ ở khu vực Nam Dư (Hà Nội). Mục đớch của cụng trỡnh này là đỏnh giỏ hiện trạng ụ nhiễm As trong NDĐ ở khu vực Nam Dư, xỏc định nguồn gốc của As trong NDĐ và khảo sỏt quỏ trỡnh giải phúng As vào NDĐ. Kết quả nghiờn cứu cho thấy vựng phõn bố NDĐ cú hàm lượng As lớn nhất là trong cỏc trầm tớch tuổi Holocen khu vực gần sụng Hồng. Nguồn gốc của As trong NDĐ của TCN qh chủ yếu giải phúng từ trầm tớch, cũn nguồn gốc của As trong NDĐ TCN qp lại chủ yếu từ TCN qh dịch chuyển xuống do sự chờnh lệch gradient thủy lực giữa 2 tầng. Quỏ trỡnh giải phúng As vào NDĐ của TCN qh chủ yếu là do quỏ trỡnh khử hũa tan sắt oxy hydroxit cú hấp phụ As trờn bề mặt.
Van Anh Nguyen và nnk (2009) [65] đó nghiờn cứu ụ nhiễm As trong NDĐ và nguy cơ phơi nhiễm As của người dõn do sử dụng nguồn nước ụ nhiễm As. Mẫu NDĐ
và mẫu túc đó được lấy ở 3 làng Vĩnh Trụ, Bồ Đề và Hũa Hậu ở tỉnh Hà Nam để tiến hành phõn tớch hàm lượng As. Hàm lượng As trong NDĐ trung bỡnh ở 3 khu vực này tương ứng là 348, 211 và 325àg/L. Dạng tồn tại của As trong NDĐ chủ yếu là As(III). Ngoài ra, hàm lượng của Fe(II), Mn2+, NH4+ cũng cao. Hơn 90% lượng As này bị loại bỏ khỏi nước trong quỏ trỡnh xử lý bằng bể lọc cỏt tuy nhiờn hàm lượng As trong nước đó qua xử lý vẫn cũn tương đối cao.
Đặng Mai và nnk (2012) [16] khi nghiờn cứu về hành vi địa hoỏ và quỏ trỡnh ụ nhiễm As trong NDĐ ở khu vực Hà Nội đó đỏnh giỏ được khỏ chi tiết mức độ ụ nhiễm này. Hàm lượng As dao động trong khoảng từ 1 đến 3.050àg/L, trung bỡnh là 41àg/L. Cỏc khu vực của Hà Nội như Thanh Trỡ, Hoài Đức, Hoàng Mai và Long Biờn cú hàm lượng As trong NDĐ cao hơn tiờu chuẩn cho phộp. Nghiờn cứu này chỉ ra hàm lượng As trong TCN qh cao hơn TCN qp và nguồn gốc As trong NDĐ chủ yếu là giải phúng từ As hấp phụ trong oxit hydroxit sắt trong trầm tớch dưới tỏc động của quỏ trỡnh phõn giải vật chất hữu cơ. Độ pH khụng đúng vai trũ quan trọng chi phối hành vi As mà là thế oxi hoỏ khử Eh và cỏc thành phần khỏc như Fe(II-III), NH4+, DOC. Nghiờn cứu này cũng đề xuất một số giải phỏp giảm thiểu rủi ro ụ nhiễm đối với việc khai thỏc NDĐ trong TCN qp phục vụ dõn sinh và kinh tế.
Van Green và nnk (2013) [95] khi nghiờn cứu ụ nhiễm As tại Vạn Phỳc đó chỉ ra TCN qp được thành tạo từ 12.000 năm trước và khẳng định TCN này trước đõy khụng bị ụ nhiễm bởi As. Hiện nay TCN qp đang là đối tượng chớnh cho hoạt động khai thỏc nước và NDĐ cú hàm lượng As cao từ TCN qh đang di chuyển xuống gõy ụ nhiễm. Cũng trong nghiờn cứu này, nhúm tỏc giả đó tớnh toỏn sự thay đổi về cỏc điều kiện dũng chảy bằng cỏch sử dụng mụ hỡnh số thuỷ hoỏ và trạng thỏi ụxi hoỏ khử trong TCN. Nghiờn cứu cũng tớnh toỏn được hệ số trễ của việc As hấp phụ vào trầm tớch của TCN qp đạt đến 16 - 20 (R = 16 - 20) và điều này hạn chế quỏ trỡnh dịch chuyển của As vào TCN qp. Nghiờn cứu cũng đề xuất là quỏ trỡnh trễ của As cú thể quan trọng trong việc làm chậm lại ụ nhiễm As do khai thỏc NDĐ từ TCN qp.
giải hấp phụ của As trờn cỏc mẫu trầm tớch TCN lấy từ vựng Nam Dư (Hà Nội). Quỏ trỡnh hấp phụ của As trờn cỏc trầm tớch được nghiờn cứu dựa trờn kết quả của chuỗi cỏc thớ nghiệm khỏc nhau. Thớ nghiệm nghiờn cứu hấp phụ và giải hấp phụ của As được thực hiện bằng việc bổ sung thờm hoặc loại bỏ As ở trong pha nước trong điều kiện tuyệt đối yếm khớ và được khống chế rất chặt chẽ. Bờn cạnh đú, thớ nghiệm cũn khảo sỏt ảnh hưởng của HCO3-, Fe(II), PO42- và Si tới khả năng hấp phụ As. Kết quả cho thấy, As(V) cú khả năng hấp phụ mạnh hơn rất nhiều so với As(III) từ 6 - 8 lần tuy nhiờn lại khụng cú tớnh thuận nghịch. Sự cú mặt hay vắng mặt HCO3- khụng làm ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của As. Fe(II) làm tăng khả năng hấp phụ As(V) nhưng khụng ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của As(III) trong mọi trường hợp. Trong điều kiện quỏ trỡnh hấp phụ đồng thời Fe(II) và As(III), thỡ As(III) được phỏt hiện là cú thể giải hấp phụ trong khi quỏ trỡnh hấp phụ Fe(II) là quỏ trỡnh bất thuận nghịch. Điều đú chứng tỏ quỏ trỡnh hấp phụ của hai ion này xảy ra khụng đồng thời. Nghiờn cứu cũn chỉ ra PO43- cú thể thay thế thay thế As(III) ở bề mặt trầm tớch.
Postma và nnk (2016) [74] nghiờn cứu về biến đổi của As do bổ cập từ nước sụng Hồng vào TCN tại khu vực Nam Dư do ảnh hưởng của khai thỏc nước. NDĐ tại độ sõu 40m dưới lũng sụng cú tuổi khoảng 1,3 ± 0,8 năm được xỏc định thụng qua định tuổi Triti-Heli. Điều này tương ứng với vận tốc thấm thẳng đứng trong TCN là ~19m/năm. Cỏc thụng số tại hiện trường cho thấy nước bổ cập từ sụng xuất hiện trong cả TCN qh và qp và được khai thỏc bởi cỏc giếng khai thỏc dọc sụng. Nước sụng bị khử hoỏ mạnh khi đi qua TCN qh bởi quỏ trỡnh phõn giải vật chất hữu cơ. Khi đi xuống sõu hơn sẽ khử hoà tan sắt oxit cú chứa As và hàm lượng As bị khử lại bị hoà tan mạnh bởi lượng lớn nước bổ cập từ sụng gõy ra do quỏ trỡnh khai thỏc NDĐ. Tuy nhiờn hàm lượng As trong NDĐ tại Nam Dư vẫn khỏ cao do quỏ trỡnh giải hấp của As từ trầm tớch đó bị hấp phụ từ trước khi diễn ra quỏ trỡnh ngấm từ sụng Hồng do hoạt động khai thỏc.
Tran Vu Long và Pham Quy Nhan (2019) [59] khi nghiờn cứu ở khu vực Nam Dư đó chỉ ra con đường dịch chuyển As từ TCN qh vào TCN qp thụng qua cỏc khu vực thiếu vắng lớp sột ngăn cỏch dọc sụng Hồng. Nước sụng bổ cập vào TCN qh
thụng qua đỏy sụng, sau đú di chuyển vào TCN qp và đi vào cỏc giếng khai thỏc dọc sụng. Trong quỏ trỡnh di chuyển, nước sẽ đem theo As được giải phúng từ trầm tớch TCN qh trong mụi trường khử mạnh. Trong nghiờn cứu này, cỏc tỏc giả cũng xõy dựng mụ hỡnh số dũng ngầm MODFLOW kết hợp với mụ hỡnh dịch chuyển vật chất hoà tan MT3DMS - USGS cú tớnh đến hấp phụ mụ phỏng quỏ trỡnh dịch chuyển As trong NDĐ. Kết quả mụ hỡnh này cho thấy cơ chế thuỷ động lực là cơ chế chớnh khống chế quỏ trỡnh dịch chuyển của As trong NDĐ. Kết quả mụ hỡnh cũng chỉ ra hệ số trễ thay đổi tuỳ thuộc vị trớ, độ sõu trong TCN qp và cú giỏ trị khỏ thấp R = 2 - 20, thấp hơn nhiều so với kết quả cỏc thớ nghiệm trong phũng thớ nghiệm nhưng lại khỏ tương đồng với cỏc nghiờn cứu khỏc tại thực địa trờn thế giới. Đồng thời cỏc tỏc giả cũng đề xuất, tớnh toỏn thử nghiệm với cỏc kịch bản giảm thiểu ụ nhiễm As bằng bổ xung nhõn tạo cho NDĐ TCN qp.
Nhận xột chung: Như vậy rất nhiều nghiờn cứu về As trong NDĐ được thực hiện
tại Việt Nam. Núi chung cỏc nghiờn cứu này chủ yếu tập trung vào nghiờn cứu thuỷ
địa hoỏ NDĐ, giải thớch nguồn gốc As trong NDĐ, đồng thời sử dụng mụ hỡnh số
thuỷ địa hoỏ hoặc mụ hỡnh dũng ngầm kết hợp dịch chuyển vật chất hoà tan để mụ phỏng quỏ trỡnh biến đổi của As trong TCN cũng như NDĐ. Nghiờn cứu về hệ số trễ của As đối với TCN qp được thực hiện ở nơi cú cỏc hoạt động khai thỏc với quy mụ cấp cụng nghiệp.