CHƯƠNG 5 TƯƠNG QUAN GIỮA ARSEN VÀ CÁC ĐẶC TÍNH HÓA LÝ – NGUYÊN NHÂN PHÓNG THÍCH VÀ CHUYỂN HÓA ARSEN TRONG ĐẤT VÀ NƯỚC NGẦM
5.1. TƯƠNG QUAN GIỮA ARSEN VÀ CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ TRONG NƯỚC NGẦM TẠI KHU VỰC HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG
5.1.1. Kiểm định thống kê và Xử lý số liệu
Kiểm định phân phối chuẩn của các thông số vật lý và hóa học của nước ngầm đã được trình bày ở trên bằng Phương pháp thống kê đường cong chuẩn (Histograms with normal curve); giá trị Độ xiên (Skewness) thuộc khoảng [-1 ; 1] được gọi là phân phối chuẩn. Kết quả kiểm định được thể hiện theo Bảng 5.1 sau đây:
Bảng 5.1. Kết quả kiểm định phân phối chuẩn
As Ca Fe K Mg Mn Si NH4
Mean 674.8 83.2 8.8 6.9 25.6 1.1 4.3 18.3
Median 616.3 83.1 8.7 6.39 25.0 .8 3.3 15.4 Std. Deviation 257.9 31.7 4.3 3.3 7.4 .9 2.4 11.4 Skewness .839 .798 .313 2.01 .030 1.42 1.32 1.26 Std. Er. of Skewness .226 .226 .226 .226 .226 .226 .226 .224 pH EC Sal TDS DO Eh Dist. Depth Mean 7.8 1051 .499 539.6 .044 -273.3 364.93 23.89 Median 7.9 1038 .500 515.5 .000 -307.1 253.50 24.00 Std. Deviation .3 332 .174 186.9 .144 103.3 252.86 4.65
Skewness -.33 .311 .753 .620 5.01 1.040 1.334 .27 Std. Er. of Skewness .263 .264 .285 .269 .285 .289 .179 .184 Như vậy, các giá trị về Nồng độ Arsen, Canxi, Sắt tổng, Magie, giá trị pH, EC, Độ mặn, Tổng chất rắn hòa tan và Độ sâu giếng có dạng phân phối chuẩn. Như vậy các kiểm định thống kê sẽ sử dụng Hệ số tương quan Pearson (RPearson) trên các thông số này.
Các giá trị về Nồng độ Kali, Mangan, Silic, Ammonia, Hàm lượng DO, ORP (Eh) và Khoảng cách giếng sẽ sử dụng Hệ số tương quan Spearman (RSpearman) cho các biến số không tuân theo phân phối chuẩn.
Kiểm tra mối liên hệ tuyến tính giữa Nồng độ Arsen trong nước ngầm có phụ thuộc vào các đặc tính hóa – lý của nước ngầm cho kết quả thể hiện ở Bảng 5.2 và Bảng 5.3.
105
Bảng 5.2. Đánh giá mối tương quan giữa Arsen và các chỉ tiêu hóa – lý của nước ngầm (Hệ số tương quan Pearson)
Ca Fe Mg pH EC Sal TDS Depth As
Pearson Corr. -.047 .023 .246** .154 .185 .204 .156 .259**
Sig. (2-tailed) .619 .804 .008 .177 .099 .091 .172 .006
N 114 114 114 79 81 70 78 111
**: Mức độ tương quan ở mức 0,01
Kết quả thống kê cho thấy, Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có mối tương quan tuyến tính với Hàm lượng Magie và Độ sâu của giếng, với Sig. < 0,01.
Bảng 5.3. Đánh giá mối tương quan giữa Arsen và các chỉ tiêu hóa – lý của nước ngầm (Hệ số tương quan Spearman)
K Mn Si NH4 DO Eh Dist.
As
Spearman Corr. .499** -.524** .191* .387** -.202 -.076 .382**
Sig. (2-tailed) .000 .000 .042 .000 .107 .545 .000
N 114 114 114 114 65 66 114
**: Mức độ tương quan ở mức 0,01 *: Mức độ tương quan ở mức 0,05
Kết quả kiểm định cho thấy, Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có mối tương quan với Hàm lượng Kali, Mangan, Silic, Ammonia và Khoảng cách. Hệ số tương quan Spearman dao động trong khoảng từ -0,524 đến 0,499 (nhỏ hơn 0,75), do đó không xảy ra hiện tượng cộng tuyến.
5.1.2. Phương trình hồi quy
Đồ thị Nhận xét
Arsen và Magie Phương trình tương quan có dạng:
[As] = 8.603 * [Mg] + 454.315 R2 = 0,060
Nhìn chung, hàm lượng Arsen trong nước ngầm tỉ lệ thuận với hàm lượng Magie theo kết quả phân tích tương quan ở Bảng 3.14.
Kết quả này không trùng khớp với công bố trước đây của Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010) trên cùng khu vực nghiên cứu khi không tìm thấy mối tương quan giữa Arsen và Magie trong nước ngầm.
106
Đồ thị Nhận xét
Arsen và Độ sâu giếng (Depth) Phương trình tương quan có dạng:
[As] = 14.322 * [Depth] + 333.524 R2 = 0.067
Hàm lượng Arsen trong nước ngầm có sự tương quan thuận với độ sâu giếng khai thác.
Với các giếng được khai thác ở độ sâu nhỏ hơn 18m, hàm lượng Arsen trong nước giếng tuy vẫn vượt xa tiêu chuẩn cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT nhưng thấp hơn đáng kể so với các giếng được khai thác từ độ sâu 18m trờ lên.
Arsen và Kali Phương trình tương quan có dạng:
[As] = 47.394 * [K] + 384.923 R2 = 0.360
Hàm lượng Arsen có sự tương quan thuận với Hàm lượng Kali trong nước ngầm.
Trong các nghiên cứu trước đây tại cùng khu vực Đồng bằng Sông Mekong, không có nghiên cứu nào đánh giá về sự tương quan giữa Arsen và Kali.
Hàm lượng Kali trong nước ngầm cao chủ yếu do hoạt động bón phân phục vụ canh tác nông nghiệp, trong đó nguyên tố Kali là một trong các nguyên tố đa lượng quan trọng trong phân bón, dễ hòa tan thành ion.
Hàm lượng Kali dư thừa do hoạt động bón phân sẽ thấm vào tầng đất mặt và đi vào túi nước ngầm bên dưới. Nghiên cứu cho thấy có sự tương quan mạnh giữa Arsen và Kali. Tuy nhiên, không có cơ sở lý thuyết nào giải thích cho mối tương quan này (pH không có mối tương quan với Arsen theo kết quả phân tích tương quan ở Bảng 4.2).
Kali có tính khử rất mạnh, do đó đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá
107
Đồ thị Nhận xét
trình phóng thích Arsen từ đất sang môi trường nước ngầm.
Arsen và Mangan Phương trình tương quan có dạng:
[As] = 48.722 * [Mn]2 - 283.786 * [Mn]
+ 887.256 R2 = 0.217
Tương quan giữa hàm lượng As và Mn có trong nước ngầm là một hàm bậc 2.
Hàm lượng Mn trong khoảng nồng nồng độ từ 0 – 2 mg/L có tương quan nghịch với hàm lượng As trong nước ngầm. Kết quả này giống với nghiên cứu của Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010).
Đáng lưu ý, với hàm lượng Mn từ 3 mg/L trở lên ghi nhận có sự tương quan thuận với As . Nhìn chung, mối tương quan này giống với các nghiên cứu trước đây.
Arsen và Silic Phương trình tương quan có dạng:
[As] = - 11.177 * [Si]2 + 145.953 * [Si]
+ 317.998 R2 = 0.092
Hàm lượng As và Si trong nước ngầm có phương trình tương quan quan là một hàm bậc II (với chiều hướng biến đổi trái ngược với tương quan giữa As-Mn)
Trong khoảng nồng độ từ 0 – 6 mg/L, Si có tương quan thuận với hàm lượng As trong nước ngâm. Từ khoảng nồng độ 6 mg/L trở lên là tương quan nghịch.
Kết quả phân tích cho thấy giá trị trung bình của Si trong nước ngầm tại khu vực nghiên cứu đạt 4,31 mg/L . Hàm lượng này thấp hơn so với giá trị trung bình của Si trong các nghiên cứu trước đây, 13,7 mg/L (Hoàng Thị Hạnh và cộng sự, 2010).
108
Đồ thị Nhận xét
Arsen và Ammonia Phương trình tương quan có dạng:
[As] = 8.222 * [NH4] + 521.865 R2 = 0.132
Có sự tương quan tuyến tính (thuận) giữa hàm lượng Arsen và Ammonia trong nước ngầm.
Hàm lượng Ammonia trong nước ngầm tại khu vực nghiên cứu có giá trị cao, có thể do ảnh hưởng từ việc sử dụng phân bón nông nghiệp.
Điều này có sự tương đồng với hàm lượng Kali đã phân tích ở trên. Nếu kiểm soát được hàm lượng Kali và Ammonia trong nước ngầm sẽ có thể giúp kiểm soát hàm lượng Arsen tương ứng.
Arsen và Khoảng cách (Distance) Phương trình tương quan có dạng:
[As] = - 0.001 * [Distance]2 + 1.236 * [Distance] + 396.712
R2 = 0.143
Kết quả nghiên cứu ghi nhận có sự tương quan thuận giữa hàm lượng As với khoảng cách của giếng so với bờ sông Hậu. Các giếng có khoảng cách từ 0 – 600m so với sông Hậu (theo chiều vuông góc với sông) ghi nhận sự tương quan thuận. Kết quả này trái ngược với kết quả nghiên cứu của Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010) cho rằng hàm lượng Arsen và khoảng cách có mối tương quan nghịch.
Cần có các nghiên cứu chi tiết hơn với số lượng mẫu thu được ở các giếng có khoảng cách lớn hơn 600m để đánh giá thêm về mối tương quan này tại khu vực nghiên cứu.
109
Đồ thị Nhận xét
Arsen tổng và Arsen (III) Phương trình tương quan có dạng:
[As] = 0.769 * [AsIII] + 154.946 R2 = 0.724
Hàm lượng Arsen tổng và Arsen (III) có mối tương quan thuận với nhau. Điều này là đúng với các cơ sở lý thuyết đã được trình bày ở Chương 2, Mục 2.1.2 về sự tồn tại của các dạng Arsen trong nước ngầm.