CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP
1.2. Hóa học nước dưới đất
1.2.9. Hóa học của các loại nước dưới đất
1.4.1. Đặc điểm chung
Nước ngầm tiếp xúc trực tiếp và hồn tồn với đất và nham thạch: nước ngầm có
thể là các màng mỏng bao phủ các phần từ nhỏ bé của đất, nham thạch; là chất lỏng được chứa đầy trong các ống mao dẫn nhỏ bé giữa các hạt đất, đá; nước ngầm có thể tạo ra các tia nước nhỏ trong các tầng ngấm nước.
Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Do vậy
nước chảy qua các tầng địa tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất khống. Khi chảy qua địa tầng chứa đá vơi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra, các đặc trưng chung của nước ngầm là:
- Độ đục thấp.
- Nhiệt độ và thành phần hố học tương đối ổn định.
- Khơng có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2,…
- Chứa nhiều chất khống hồ tan, chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo. - Khơng có sự hiện diện của vi sinh vật.
Nước ngầm cũng được chia thành các tầng, lớp khác nhau và thành phần hóa học
của các tầng lớp đó cũng khác nhau.
Ảnh hưởng của khí hậu đối với nước ngầm khơng đồng đều.
Thành phần của nước ngầm không những chịu ảnh hưởng về thành phần hóa học
của tầng nham thạch chứa nó mà cịn phụ thuộc vào tính chất vật lý của các tầng nham thạch đó.
Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng của sinh vật nhưng chịu ảnh hưởng nhiều của vi sinh vật. Ở tầng sâu do khơng có oxy và ánh sáng nên vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, chi phối nhiều đến thành phần hóa học của nước ngầm. Vì vậy thành phần hóa học của nước ngầm chứa nhiều chất có nguồn gốc vi sinh vật.
Nước ngầm khơng có oxy. Khi độ pH < 5,5, trong nước ngầm thường chứa nhiều
khí CO2. Đây là khí có tính ăn mịn kim loại và ngăn cản việc tăng pH của nước. Thường nước ngầm có nồng độ khí CO2 khoảng 30 - 50 mg/l, nhiều nơi nước ngầm mạch sâu (200 – 300 m) nồng độ CO2 có thể lên đến 320 mg/l. Các biện pháp làm thống có thể đuổi khí CO2, đồng thời thu nhận oxy hỗ trợ cho các quá trình khử sắt và mangan. Ngồi ra, trong nước ngầm có thể chứa khí H2S có hàm lượng đến vài chục mg/l. Đây là sản phẩm của q trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ có trong nước.
1.4.2. Sự phân tầng của nước ngầm a. Nước tầng trên
Từ mặt đất thấm xuống tạo ra tầng nước ngầm này, sau đó lại được tháo tiêu ra sơng, hồ. Vì vậy nước tầng này giao lưu mạnh.
Thành phần hóa học của nước tầng trên phụ thuộc vào: thành phần hóa học của nguồn nước mặt, thành phần hóa học của lớp tầng đất chứa nó, khí hậu, thời tiết…
Do sự bay hơi của nước mặt đất, nước ngầm ở tầng trên có thể theo các mao dẫn lên gần hoặc thậm chí lên tới mặt đất mang theo nhiều muối khoáng, khi nước bay hơi để lại phần muối khoáng này cho đất. Đây là một trong những yếu tố quan trọng làm cho đất khô hạn biến thành đất chua mặn.
b. Nước tầng giữa
Nước tầng này nằm ở bên dưới mặt gốc xâm thực, phụ thuộc chặt chẽ vào mức độ bộc lộ về địa chất thuỷ văn.
Nước từ trên đất thấm xuống tới tầng nước ngầm này thường rất chậm, đặc biệt là với tầng nham thạch ít thấm nước. Vì vậy, nước tầng này là nước chậm giao lưu.
Trong tầng này, thành phần nguyên thuỷ của nước ban đầu bị thay đổi nhiều do nướcvà nham thạch tác dụng mật thiết với nhau hoặc do sự trộn lẫn các nguồn nước khác.
c. Nước tầng dưới
Nước tầng này cách biệt hồn tồn với mặt đất và hầu như khơng giao lưu. Có nhiều giả thiết khác nhau về nguồn gốc của tầng nước này:
- Do nước ở tầng trên thấm xuống. - Do nước biển thấm vào mà có.
- Do nước từ rất lâu bị chôn vùi bởi các tầng nham thạch hình thành mà có. - Do dưới áp lực rất lớn mà nước trong các nham thạch hay bùn tách ra mà có…
1.4.3. Nước khống và nước có thành phần đặc biệt a. Nước khoáng
Nước khống là loại nước ngầm có chứa nhiều chất có tính chất kích thích về phương diện sinh học. Các loại nước này được dùng trong việc điều dưỡng sức khoẻ và chữa bệnh.
Nước ngầm có độ khống hóa lớn hơn 1,0 g/l có thể gọi là nước khống. Khi độ khống hố lớn hơn 50 mg/l thì gọi là nước mặn.
Người ta thường căn cứ vào hàm lượng một số chất có tác dụng kích thích sinh học trong nước khống để phân loại nước khống.
Hàm lượng CO2 tự do tối thiểu để được gọi là nước khoáng là 0,250 g/l. Hàm lượng CO2 tự do xấp xỉ bằng 0,750 g/l mới được gọi là nước khoáng cacbonic. Thực ra giới hạn giữa nước nhạt và nước khống khơng rõ rệt. Có những loại
nước có độ khống hố rất thấp, nhưng có chứa một số chất có tác dụng chữa bệnh nên vẫn được gọi là nước khống. Người ta cũng có thể phân loại nước khống theo nhiệt độ: nước lạnh (nhiệt độ của nước < 253oK), nước ấm (nhiệt độ của nước từ 253 -310oK), nước nóng (nhiệt độ của nước > 315oK)
b. Nước có thành phần đặc biệt
Trong nước ngầm có loại nước chứa rất ít các ion và khơng ổn định. Đặc biệt trong loại nước này có chứa hàm lượng ion H+ cao nên được gọi là nước axít và giá trị pH thường nhỏ hơn 4.
Nguồn gốc của các loại nước này là do các hợp chất của S trong nham thạch bị oxy hoá dần dần tạo thành H2SO4 tan trong nước. Quá trình này thường xảy ra ở tầngnước ngầm ở sâu dưới đất, cũng có thể xảy ra trong nham thạch trầm tích ở lớp trêncùng do hoạt động của núi lửa cung cấp.