Từ những năm 80 của thế kỷ trước, đã có nhiều công bố về chất lượng nguồn nước, đặc biệt là nước ngầm có hàm lượng Arsen cao gây nên những tác hại cho nhiều cộng đồng dân cư tại nhiều quốc gia như: Argentina, Chile, Mỹ, Canada, Pháp, Đài Loan, Mông Cổ, Trung Quốc, Nhật Bản, v.v. Smedley và cộng sự (2002) đã cập nhật và chỉ ra các khu vực có tầng nước ngầm bị ụ nhiễm Arsen với hàm lượng lớn hơn 50 àg/L trờn Thế giới (Hỡnh 1).
Phát hiện đầu tiên về xâm nhiễm Arsen trong nước giếng gây ra ung thư da được ghi nhận tại Ba Lan vào năm 1989; và các bệnh liên quan đến sự có mặt của Arsen trong nước uống tại tỉnh Cordoba, Argentina vào năm 1920 (Ravenscroft et al., 2009). Trong thời gian từ những năm 1930s đến 1970s, một số trường hợp ô nhiễm Arsen đã được phát hiện tại Canada (Ravenscroft et al., 2009), New Zealand, Chile, Iceland, Pháp, Dominic và Mỹ (Smedley và Kinniburgh, 2002). Tại miền Đông Nam bang Michigan, Mỹ, hàm lượng Arsen trong nước ngầm khá cao, dao động từ 0,5 đến 278 àg/L (Haack and Trecanni, 2000).
Hình 1. Phân bố các các khu vực nhiễm Arsen trong nước ngầm trên Thế giới Nguồn: Smedley et al., 2002 in Netherlands National Committee of the IAH, 2008 Tại Châu Á, vùng đại lục Trung Quốc, trường hợp phơi nhiễm Arsen được ghi nhận đầu tiên tại vùng tự trị Tân Cương (Xinjiang) vào năm 1983. Đến năm 2004, lần lượt các trường hợp phơi nhiễm Arsen khác được ghi nhận tại Đài Loan, Nội Mông, Sơn Tây, Ninh Hạ, Cát Lâm, Thanh Hải, tỉnh An Huy và vùng ngoại ô thủ đô Bắc Kinh (Xia and Liu, 2004). Nồng độ Arsen cao nhất được phỏt hiện là 1860 àg/L ở Nội Mụng và 783 àg/L ở tỉnh Sơn Tõy (Jin et al., 2003).
5
Tại Bangladesh, việc sử dụng các nguồn nước mặt bị ô nhiễm vi sinh và các chất độc hại đã dẫn đến các bệnh dịch về đường ruột như dịch tả, tiểu chảy, kiết lỵ. Việc sử dụng nguồn nước ngầm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và ăn uống là một phần kết quả của chính sách thúc đẩy sử dụng nguồn nước sạch thay thế của UNICEF từ những năm 1970s đến 1990s. Mục đích của chính sách này là nhằm giảm tỷ lệ trẻ em tử vong do các bệnh liên quan về đường ruột. Chương trình này đã đạt được thành công đáng kể khi giảm được tỷ lệ tử vong ở trẻ em từ 151 xuống còn 83/1000 trẻ em sau 36 năm, từ năm 1960 đến 1996 (Meharg, 2005).
Bangladesh là một trong những quốc gia sử dụng chủ yếu nguồn nước ngầm cho sinh hoạt và ăn uống nên nguy cơ nhiễm độc Arsen rất cao. Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO) đánh giá Bangladesh là khu vực có đông dân cư bị phơi nhiễm Arsen nhất trong lịch sử (Smith et al., 2000). Theo ước tính năm 1998-1999, khoảng 27 triệu người đang sử dụng nguồn nước ngầm cú hàm lượng Arsen cao hơn 50 àg/L. Hiện nay, khoảng 50 triệu người Bangladesh (chiếm 40% dân số) đang phơi nhiễm với Arsen từ nguồn nước giếng khoan gia đình (Smith et al., 2000; Hossain, 2006; Ravenscroft et al., 2009).
Đồng bằng Ganges – Brahmaputra (Bangladesh) và Bengal (Ấn Độ) là những vủng bị ảnh hưởng nặng nề nhất với ước tính hơn 63 triệu dân phơi nhiễm với nguồn nước ngầm có hàm lượng Arsen cao (Chowdhury et al., 2000). Tại Ấn Độ, khoảng 90% người dân vùng nông thôn sử dụng nước ngầm để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày. Theo nghiên cứu của Sarkar thực hiện năm 2010 tại phía Tây Bengal, có đến 7.678/9.427 người được điều tra bị phát hiện phơi nhiễm Arsen do sử dụng nước ngầm phục vụ cho nhu cầu ăn uống. 69% các giếng được khảo sỏt cú hàm lượng Arsen vượt quỏ 10 àg/L (Sarkar, 2010).
Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng ChiaNan ở phía nam Đài Loan khá cao, dao động trong khoảng 20 đến 1.200 àg/L, giỏ trị trung bỡnh đạt 395 àg/L (Lin et al., 2006).
Tại khu vực Đông Nam Á, hàm lượng Arsen cao trong nước ngầm được ghi nhận tại khu vực đồng bằng sông Mekong (bao gồm Campuchia và Việt Nam) và đồng bằng sông Hồng (phía bắc Việt Nam). Theo nghiên cứu của Berg và cộng sự (2007), hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Campuchia dao động từ 1 – 1.610 àg/L, giỏ trị trung bỡnh đạt 217 àg/L, cao gấp 22 lần tiờu chuẩn cho phộp của WHO (10 àg/L). Vào năm 2002-2003, UNICEF đó tiến hành khảo sát hơn 5.000 giếng tại khu vực Đồng bằng sông Mekong, Campuchia. Kết quả cho thấy, 20%
tổng số giếng cú hàm lượng Arsen cao hơn 50 àg/L và 50% tổng số giếng vượt 10 àg/L (Halperin, 2003).
6 Các nghiên cứu tại Việt Nam
Tại Việt Nam, Bộ Tài Nguyên và Môi Trường ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc Gia về chất lượng nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT) quy định hàm lượng Arsen cho phép trong nước ngầm là 50 àg/L. Bộ Y Tế ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc Gia về Chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT), trong đó quy định hàm lượng Arsen cho phép trong nguồn nước phục vụ mục đớch ăn uống là 10 àg/L.
Tại khu vực Đồng bằng sông Hồng, hàm lượng Arsen trong nước ngầm được phát hiện trong khoảng 1 - 845 àg/L, giỏ trị trung bỡnh đạt 39 àg/L (Berg et al., 2007). Tỏm (08) nhà mỏy xử lý nước ngầm phục vụ cho cấp nước sinh hoạt tại Hà Nội đã được phân tích chất lượng nước đầu vào và đầu ra trong hai (02) năm 1999 - 2000. Kết quả cho thấy hàm lượng Arsen trong nước ngầm trước khi xử lý lớn hơn 300 àg/L, sau xử lý dao động trong khoảng 25 - 91 àg/L (Berg et al., 2001; Dodd et al., 2006). Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Arsen trong nước cấp đầu ra vượt tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT từ 02 - 10 lần giá trị. Berg và cộng sự (2007) ước tính có khoảng 10 triệu người ở khu vực Đồng bằng Sông Hồng đối mặt nguy cơ phơi nhiễm Arsen.
Tổng hợp kết quả các nghiên cứu về mức độ xâm nhiễm Arsen trong nước ngầm tại các tỉnh khu vực miền Bắc thuộc lưu vực Đồng bằng Sông Hồng được trình bày ở Bảng 2 và Hình 2.
Từ Bảng 2 cho thấy, bốn (04) huyện Hà Tây, Hà Nam, Gia Lâm và Thanh Trì là những khu vực chịu ảnh hưởng nặng của Arsen trong nước ngầm. Riêng tại Gia Lâm và Tranh Trì, hàm lượng Arsen tại một số giếng lờn đến 3.050 àg/L và 3.010 àg/L, tương ứng. Nguyen và cộng sự (2009) đã thực hiện nghiên cứu về ô nhiễm Arsen trong nước ngầm và rủi ro sức khỏe cộng đồng tại bốn (04) làng thuộc tỉnh Hà Nam. Hàm lượng Arsen trong nước ngầm dao động trong khoảng 211 - 348 àg/L và hơn 40% người dõn cú nguy cơ nhiễm độc Arsen món tớnh.
Tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong, tình trạng ô nhiễm Arsen trong nước ngầm cũng đặc biệt nghiêm trọng. Lần đầu tiên, các nguy cơ xâm nhiễm Arsen trong nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong được công bố bởi Stanger và cộng sự (2005). Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tầng nụng và sõu (100 - 120 m) vượt quỏ tiờu chuẩn của WHO (10 àg/L). Từ năm 2002 đến năm 2008, Cục Quản lý Tài nguyên Nước đã tiến hành khảo sát 42.921 giếng khoan trong khu vực Đồng bằng Sông Mekong (Erban et al., 2013). Kết quả khảo sát hàm lượng Arsen trong nước ngầm được minh họa ở Hình 3.
7
Bảng 2. Hàm lượng Arsen trong nước ngầm (àg/L) tại khu vực Đồng bằng Sụng Hồng Khu vực
Số mẫu phân
tích
Giá trị trung
bình
Giá trị cực tiểu
Giá trị
cực đại Tác giả
Xã Cát Quế, Hà Tây 13 209 132 344 Agusa et
al., 2009
Xã Vĩnh Trụ, Hà Nam 15 163 1,8 486
Xã Văn Đức, Gia Lâm 11 10,8 <0,1 38,2 Agusa et
al., 2006
Xã Văn phúc, Thanh Trì 14 44 <0,1 330
Huyện Đông Anh 48 31 <1 220
Berg et al., 2001
Huyện Gia Lâm 55 127 2 3050
Huyện Thanh Trì 45 432 9 3010
Huyện Từ Liêm 48 67 1 230
Phố Lương Yên, Hà Nội 6 22,8 - -
Nga et al., 2003 Xã Phú Yên, huyện Phú Xuyên, Hà Nội 7 40,5 - -
Phường Mai Dịch, Hà Nội 3 1,1 - -
Phường Ngọc Hà, Hà Nội 3 1,6 - -
Xã Pháp Vân, Hà Nội 5 67,3 - -
Phường Tương Mai, Hà Nội 4 44,5 - -
Phố Hạ Đình, quận Thanh Xuân, Hà Nội 5 92,6 - -
Hình 2. Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng Sông Hồng
Nguồn: Winkel et al., 2011
8
(a) (b)
Hình 3. (a) Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại Đồng bằng Sông Mekong Nguồn: Erban et al., 2013 (b) Ranh giới hành chính các tỉnh, khu vực Đồng bằng Sông Mekong
Hàm lượng Arsen cao trong nước ngầm được ghi nhận tại các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ, Tiền Giang và Sóc Trăng. Trong đó các giếng có nồng độ Arsen cao chủ yếu tập trung dọc theo dòng chảy hai (02) con sông Tiền và sông Hậu. Nồng độ Arsen trong nước ngầm có xu hướng giảm dần, từ hướng Tây Bắc xuống Đông Nam. Tại tỉnh An Giang, hàm lượng Arsen cao trong nước ngầm chủ yếu được tìm thấy tại các giếng có độ sâu nhỏ hơn 50 m. Trong khi đó, tại tỉnh Tiền Giang, hàm lượng Arsen cao được phát hiện tại các giếng có độ sâu từ 200m trở lên (Erban et al., 2013).
Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2010) đã tiến hành đánh giá mức độ ô nhiễm Arsen trong nước ngầm và trầm tích tại bốn (04) tỉnh Đồng bằng Sông Mekong, bao gồm: Kiên Giang, An Giang, Đồng Tháp và Long An. Kết quả của nhóm nghiên cứu này cho thấy tại An Giang, với 107 giếng được khảo sỏt, hàm lượng Arsen trong nước ngầm dao động từ 0 – 1.351 àg/L, giỏ trị trung bỡnh đạt 110 àg/L (vượt 11 lần tiờu chuẩn WHO và QCVN 01:2009/BYT, gấp 02 lần tiờu chuẩn QCVN 09:2008/BTNMT). Tại Đồng Tháp, hàm lượng Arsen trong nước ngầm dao động trong khoảng 0 - 666 àg/L, giỏ trị trung bỡnh đạt 57 àg/L (Hoang et al., 2010). Nhỡn chung nồng độ Arsen trung bình trong nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong không cao bằng khu vực Đồng bằng Sụng Hồng (39 àg/L so với 140 àg/L) (Pham et al., 2005) với giỏ trị nồng
9
độ Arsen trong nước ngầm cao nhất được ghi nhận tại tỉnh An Giang là 1.351 àg/L (Hoang Thi Hanh et al., 2010).
Từ năm 2003 đến năm 2005, UNICEF đã thực hiện một khảo sát quy mô lớn trên khu vực Đồng bằng Sông Mekong về nguy cơ xâm nhiễm Arsen trong nước ngầm. Kết quả khảo sát cho thấy, hầu hết nguồn nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong đều bị ô nhiễm Arsen với nồng độ dao động trong khoảng 10 - 50 àg/L. Theo đú, Long An cú 56% mẫu nước ngầm (trong tổng số 4.876 giếng); Đồng Tháp có 67% số giếng (trong tổng số 2.960 giếng) và Kiên Giang có 51% số giếng (trong tổng số 3.000 giếng) bị nhiễm Arsen. Đặc biệt, trong tổng số 2.699 giếng được khảo sỏt tại An Giang, 16% số giếng cú hàm lượng Arsen thấp hơn 50 àg/L và 40% số giếng cú hàm lượng Arsen cao hơn 50 àg/L, chủ yếu tập trung tại cỏc huyện ven sụng: An Phỳ, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới.
Từ năm 2006 đến 2007, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang đã tiến hành khảo sát thêm 6.293 giếng khoan trên địa bàn tỉnh. Với tổng số 8.992 giếng được khảo sát (đã bao gồm 2.699 giếng được khảo sát bởi UNICEF), kết quả cho thấy các huyện ven sông Hậu, bao gồm An Phú, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới có hàm lượng Arsen rất cao. Trong đó, huyện An Phú là khu vực có nồng độ Arsen cao hơn giới hạn cho phép chiếm tỷ lệ cao nhất so với các huyện khác trên địa bàn tỉnh (Bảng 3).
Bảng 3. Hàm lượng Arsen trong nước ngầm tại tỉnh An Giang STT Huyện/Thành phố Tổng số
giếng
Nồng độ Arsen
< 10 àg/L 10–50 àg/L > 50 àg/L
1. An Phú 973 42 (4,3%) 144 (0,4%) 787 (80,9%)
2. Châu Phú 210 142 (67,6%) 35 (32,2%) 33 (15,7%)
3. Châu Thành 652 644(98,8%) 7 (15,1%) 2 (0,3%)
4. Chợ Mới 964 613 (63,6%) 217 (6,6%) 134 (13,9%) 5. Phú Tân 930 368 (39,6%) 206 (4,3%) 256 (27,5%)
6. Tân Châu 490 325 (66,3%) 67 (13,5%) 98 (20%)
7. Thoại Sơn 499 485 (97,2%) 11 (19,5%) 3 (0,6%) 8. Tịnh Biên 1.105 1.072 (97%) 33 (8,8%) 0 (0%) 9. Tri Tôn 2.829 2.812 (99,4%) 15 (3,5%) 2 (0,1%) 10. Tp. Long Xuyên 369 347 (94%) 18 (25,5%) 4 (1,1%) 11. Tp. Châu Đốc 71 68 (95,8%) 3 (134,9%) 0 (0%)
Tổng số 8.992 6.917 (76,9%) 756 (0,9%) 1.319 (14,7%) Nguồn: Trần Anh Thư et al., 2011 Tại huyện An Phú, tỉnh An Giang, 787/973 số giếng được khảo sát (chiếm 80,9%) có hàm lượng Arsen lớn hơn 50 àg/L. Tuy nhiờn, kết quả khảo sỏt tại khu vực huyện An Phỳ, tỉnh An
10
Giang được thực hiện cách đây gần 10 năm bởi UNICEF và Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang. Vì vậy việc khảo sát và đánh giá lại chất lượng nước ngầm nói chung và hàm lượng Arsen trong nước ngầm nói riêng tại khu vực huyện An Phú là cần thiết trong việc tìm hiểu nguyên nhân và quá trình phóng thích Arsen trong môi trường đất và nước. Bên cạnh đó, quá trình phóng thích và chuyển hóa Arsen phụ thuộc nhiều yếu tố môi trường như: đặc điểm địa chất, điều kiện oxy hóa – khử, độ pH, thành phần chất hữu cơ của đất, sự tồn tại và hoạt động của các vi sinh vật chuyển hóa và các quá trình sinh – địa – hóa, v.v. Cho đến nay, mặc dù đã có khá nhiều các nghiên cứu về sự ô nhiễm Arsen trong nước ngầm tại khu vực Đồng bằng Sông Mekong (Haperin, 2003; Shinkai et al., 2007; Kocar et al., 2008; Hoang Thi Hanh et al., 2010; v.v.) nhưng những nghiên cứu về quá trình và nguyên nhân phóng thích Arsen trong nước ngầm còn rất ít (Erban et al., 2013).
Mặc dù có điều kiện địa chất tương tự lưu vực sông Ganges-Brahmaputra (Bangladesh - Ấn Độ) với nguồn gốc trầm tích có nguồn gốc từ dãy Himalayan (Kocar et al., 2008), tuy nhiên một vài nghiên cứu gần đây cho thấy có sự khác nhau trong quá trình phóng thích và chuyển hóa Arsen từ trầm tích vào nước ngầm. Các nghiên cứu tại Bangladesh và Ấn Độ cho thấy sự hòa tan khóang Sắt trong thành phần địa chất nhờ các vi sinh vật khử là một trong những cơ chế chính trong việc phóng thích Arsen từ trầm tích vào tầng nước ngầm (Nickson et al., 2000;
Smedley and Kinniburgh, 2002). Theo nghiên cứu của Hoang và cộng sự (2010), phân tích mối tương quan giữa hàm lượng Arsen và Sắt trong nước ngầm không cho thấy sự tương quan nhưng lại có mối tương quan giữa hàm lượng Arsen và hàm lượng chất hữu cơ. Cũng trong nghiên cứu này, kết quả phân tích các giếng có vị trí gần sông Mekong (< 2 km) cho thấy hàm lượng Arsen cao gấp 10 lần các giếng phân bố cách xa dòng sông (≥ 2 km). Khu vực được ghi nhận hàm lượng Arsen trong nước ngầm lớn nhất có vị trí phân bố gần hai (02) nhánh sông Mekong là sông Tiền và sông Hậu (Hoang Thi Hanh et al., 2010). Các nghiên cứu trước đây cũng chưa nêu rõ sự thay đổi về hàm lượng các dạng Arsen cũng như hàm lượng Arsen tổng trong nước ngầm theo mùa trong năm (mùa mưa và mùa khô).